三相电路（通用8篇）
三相电路 篇1
摘要：我国供电系统主要采用三相电设计, 在这一供电系统的设计与运用中, 三个频率相同而相位存在差异的电流源或电压源及其负载共同组成了电路的主要结构, 由于三相电路在实际运用中承担着电能产生, 传输以及分配的重要任务, 因此其电路功率的测量与计算也显得尤为重要。本文在对三相电路特性进行概述的基础上, 结合电力工程应用实际分析了三相电路的实际运用, 并从功率测量这一角度探究了其电路功率的测量与计算方法, 为三相电路的实际检测提供切实的参考。
关键词：三相电路,运用分析,测量计算
1 三相电路特性概述
三相电路的结构特性是指在电路的整体构架中, 电能的提供来自三相交流电源, 而三相交流电源的特点在于可以提供三个频率相同但相位存在差异的电流或电压。在电力工程中, 为了保持不同电压之间稳定的相序, 该发电机所产生的电压相位差是π/3, 这也使得三相发电机能够正序供电与负序供电时都能够稳定运行。就当前三相电路的电源特性进行分析, 当前三相电的产生主要依赖于三相同步发电机, 通过空间互差π/3相位的绕组与转子均匀转动, 从而得出三相感应电压。在电路的连接方式中, 三相电路电源与负载均可以采用星形连接与三角形连接, 由于连接方式的特殊性与电源结构特性, 使得三相电路能够在电能的输送中更为有效的节省电能消耗, 不仅降低了输电线路中有色金属的消耗量, 对于电力传输成本的控制也有着十分重要的意义。
2 三相电路的实际运用分析
2.1 工业生产应用
在工业生产中应用三相交流电, 一部分来自于三相交流发电机, 而另一部分电力的产生则依赖于三相变压器, 在低压供电的过程中, 采用三相四线制的三相电路是最具代表性的应用。在三相四线制的三相交流发电机工作中, 电源的三个线圈按照星形排列规则进行排列, 三个线圈末端X、Y、Z连接在一起, 并将连接点作为公共点O。在三相电源运行开始供电的过程中, O点引出一条零线, 三个线圈的首端分别引出A线, B线和C线, 这三条线路统称为火线。在不同线路的连接中, 公共点O与大地相连, 便形成了地线, 这样火线与地线之间便产生了相电压, 而火线之间的电压差则称为线电压, 在工业生产的实际操作中, 220伏, 380伏所代表的也便是三相交流电四线供电中所产生的线电压与相电压。
2.2 日常生活运用
单相负载的运用是日常生活中三相电路的主要运用方式, 日常生活中的点灯, 电冰箱以及洗衣机等, 采用的都是单项负载供电。在利用三相电路对单相负载电路进行供电时, 为了保证电力的均衡分配, 就要在电路负载的连接中将负载分别连接到三相电路中, 避免负载集中连接在三相电路中的一项电路上, 进而导致电路超负荷运作而引发电路问题。在三相电路中每条线路所连接负载的性质均相同的情况下, 由于线路负载的对称性, 因此中线电路上电流之和稳定为零, 这样便可以将三相电路中的中线去掉, 采用三相电源进行三线路供电。而就日常生活中三相电路供电的实际进行分析, 由于线路负载出现完全对称的可能性极小, 因此为了保障相电流与相电压的稳定性, 就必须保证中线的连接, 避免在中线线路上安装保险丝等设备的同时, 还要选取机械强度满足要求的导线作为三相电路中线。
3 三相电路功率测量探究
在对三相电路的功率进行测量时, 由于三相负载所吸收的平均功率等于各相负载吸收的平均功率之和, 即有:P=PA+PB+PC=UAIA cosφA+UBIBcosφB+UCICcosφC (式中的UA、UB、UC分别代表三相电压有效值, IA、IB、IC分别代表各相电流有效值, φA、φB、φC分别代表各项电压电流之间的相位差) , 因此在对称三相电路的电压电流计算中, 各相电压与相电流的有效值便等同, 即:UA=UB=UC=Uph, IA=IB=IC=Iph, 在三相电路中各线路负载相同的状态下, 相电压与相电流之间的相位差也等同:φA=φB=φC=φ, 这样便可以计算得出三相负载状态下的电路平均功率:P=3Uph Iphcosφ。当三相电路为Y形连接的对称负载时, 线电压Ul=Iph, 线电路Il=Iph, 带入式P=3Uph Iphcosφ则可得出P=Ul Ilcosφ。在三相电路上的负载为三角形连接状态时, 则可得出Uph=Ul, Il=Iph, 将这两数据带入P=3Uph Iphcosφ这一式中, 则可得出与Y形连接状态下相同的功率数值, 由此可见, 在三角形连接与Y形连接状态下, 三相电路的平均功率均可用P=3Uph Iphcosφ这一公式进行计算。
在对三相电路的无功功率进行计算时, 由于电路存在Q=QA+QB+QC=UAIAsinφA+UBIBsinφB+UCICsinφC这一等式关系, 因此在三相电路中则可得出:Q=3 Ul Ilsinφ这一等式, 在三相电路功率计算S=的基础上, 带入Q表达式, 便可得出S=3Ul Il。在对三相电路的无功功率计算中, 负载的功率因数可定义为cosφ'=P/S', 因此在三相电路中的便存在cosφ=cosφ'这一等式关系, 即三相电路负载功率因数等于单相负载功率因数。三相电路中无功功率的产生多数是由接线方式导致线路电流或电压发生相变引起的, 因此为了保证工业生产与日常生活中的用电稳定性, 提供无功功率, 并通过对两种功率的供给量进行调节, 从而满足线路负载的实际供电需求。
4 结语
就当前世界范围内的供电及电力传输技术而言, 三相电路是一项十分先进的强电技术, 因此为了进一步促进我国电力工程建设事业的发展, 就要更加强调对三相电路运用领域的拓展, 并通过对发电, 输电及变电技术中的三相电路运用手段加以完善, 从而在保障工业用电安全性的基础上, 更为有力的推进我国现代化电力工业的发展。
参考文献
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三相电路 篇2
1.三相负载的连接方式分星形连接(又称为“y”连接)或三角形连接(又称为“△”连接)。当三相负载进行星形连接时，线电压ul是相电压up的倍，线电流il等于相电流ip，即在这种情况下，流过中线的电流io=0，因此可以省去中线。
2.不对称三相负载进行星形连接时，必须采用三相四线制接法，即y0接法。其中，中线有其重要的作用，保证二相不对称负载的每相电压维持对称不变。倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，负载遭受损坏，而负载重的一相相电压又过低，负载不能正常工作。对于三相照明负载，要无条件的一律采用y0接法。
三相电路实验方法研究 篇3
1 实验原理与方法设计
1.1 实验原理
在电工学中功率有三种, 即视在功率、有功功率、无功功率, 将三种功率有机联系在一起的量是功率因数。功率是电工学中的基本概念, 是电力电路中重要的参数, 功率、功率因数的大小直接影响配电线路的设计、配电器材的选用。三相电路功率测量的教学欲达到的目的是让学生学会对功率的估测、粗测、准确测量, 并通过对实验现象的观察, 实验数据的分析深刻理解相关理论知识。为了达到实验教学对学生能力培养的目的, 结合学生已学过的理论知识, 进行了实验项目的设计、试作、思考题的提出。
在三相三线制电路中, 无论负载连接成星形或三角形, 也无论负载对称与否, 都可两功率表法来测量三相功率。在三相四线制电源, 有中线的三相电路中, 用二个功率表测量三相功率, 无意义。
对于三相四线制供电的三相星形连接的负载, 可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC, 则三相负载的总有功功率∑P=PA+PB+PC。若三相负载是对称的, 则只需测量一相的功率, 再乘以3即得三相总的有功功率。
三相三线制供电系统中, 不论三相负载是否对称, 也不论负载是Y形接法还是△形接法, 都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。若负载为感性或容性, 且当相位差φ>60o时, 线路中的一只功率表指针将反偏 (数字式功率表将出现负读数) , 这时应将功率表中电流线圈的两个端子调换 (不能调换电压线圈端子) , 其读数应记为负值。而三相总功率∑P=P1+P2 (P1、P2本身不含任何意义) 。
对于三相三线制供电的三相对称负载, 可用一瓦特表法测得三相负载的总无功功率Q。
1.2 测量设计
三相电路功率的测量方法有3只瓦特表法和2只瓦特表法两种。3只瓦特表分别测量3个相的功率, 然后相加, 即
若为对称系统, 则只要测量一相的功率, 然后乘以3即可。在三线制中, 常采用2只瓦特表来测量功率, 其接法如图1所示。三相电路所吸收的功率为2只瓦特表读数的代数和, 即P=P1+P2
在对称负载的四线制中, 因为无中线电流, 故用2只瓦特表测量的方法也适用。
在对称的三相电路中, 由2只瓦特表的 (W 1、W 2的读数分别表示为P 1和P 2) 读数还可以求出无功功率和功率因数、负载阻抗角, 即
在对称的三相电路中, 用1只瓦特表作特殊的连接, 也可以测量出电路的无功功率, 接线方式如图2所示, 则无功功率的数值为Q=, 式中P为瓦特表的读数。可以证明, 当负载为感性时, 数字功率表读数为正;当负载为容性时, 读数为负。
因此, 我们现在关注的应该是如何连接功率表来测量我们制作的三相三线制的负载的功率, 包括测量有功功率, 无功功率, 计算功率因数等。
2 实验步骤的设计
将实验线路板的灯泡负载并联上三相电容 (4.7μF) , 如图3所示, 作对称星形连接 (或串联电容, 线路自定。避免接线短路情况发生, 要求注意安全) , 用2只瓦特表测量三相电路的功率。
(1) 三相负载对称时, 测量两个功率表读数, 记录此时的电压值 (调压器输出电压以小于150V为宜, 避免高压容易造成危险和灯泡过热而损坏负载) 。
(2) 三相负载不对称时 (采负载灯泡3:2:1形式) , 测量两个功率表读数, 此时的相电压值也为150V。
用1只瓦特表测量上述对称电路的无功功率, 注意一个功率表的接线 (如图4中瓦特表2的电压接线) 。此时的相电压值与实验步骤1中相同, 仅读取瓦特表2的读数。
(仅读瓦特表2的读数)
3 实验仪器及注意事项
3.1 仪器要求
本实验所需仪器:三相负载电路板、含多组高耐压值电容器1套;数字功率表 (瓦特计) 2只;导线、插座若干。
3.2 实验注意事项
瓦特表测量的功率因数应该是测量的电流和电压相位的夹角的“cos”, 本实验的接线方式导致此时2个功率表的功率因数不代表这个三相电路的功率因数;注意2瓦特表测量时, 两个表的读数可能一“正”, 一“负”;如果采用其他方式连接构成三线制三相负载 (如三角形负载) , 连接一定要细心, 确认正确后再开始实验, 以免造成事故。实验线路须经指导教师检查无误后通电, 更改线路, 拆、接线时要断开电源。
测量时, 严禁用身体的任何部位接触带电的金属裸露部分。严禁带电改接线路, 改接线中时应断开电源, 如电路中有电容负载, 应在断开电源后, 将电容放电。
正确使用调压器, 本实验是强电实验, 实验线路联接完毕, 自检无误后, 经指导教师查线合格后, 方可合闸做实验。测量中线电压时, 注意万用表表笔放置的位置。注意功率表的接线方法、以及功率表的读数方法。合理选择仪表的量程。做实验内容二时, 负载端的线电压不得超过给定值。
4 实验总结
4.1 实验报告
根据所测得的参数, 在同一图中画出负载对称与不对称有无中线的电压, 电流相量图;为什么中线上不能装开关或保险?如果装上了会造成什么后果;用实验数据和观察到的现象, 总结三相四线制供电系统中中线的作用。
比较测量结果, 并进行分析。总结三相电路功率测量的方法。
4.2 实验总结
根据上述实验的目的和技能要求, 结合参考方案, 请各组独立完成实验。要求:每组设计一套实验方案, 包含:
1) 给出实验的线路连接图, 量值和线值的计算公式;
2) 列出实验所用到的仪器仪表和设备;
3) 拟定实验的步骤和实验的数据表格;
4) 指出实验的注意事项。
经审定合格后, 完成本次实验。
递交本次实验的实验报告与总结。
摘要：本文通过两个基于三相交流电路的实验训练, 提高复杂交流电路的实验能力, 提高分析问题和解决问题的能力, 增强动手能力。
关键词：三相电路,功率测量
参考文献
[1]伍秀萍.三相电路有功功率测量新方法[J].青海师范大学学报 (自然科学版) .2004, (02) .
三相电路 篇4
目前，不论是三相电路还是多相电路，其功率计算都是基于“相电压”的，这使得在三相三线系统等类似情况下的相电压的定义和测量出现困难。在正弦对称情况下，相电压可以根据其与线电压的关系计算得到;但是随着电力电子器件的不断使用，以及大量非线性不对称负载接入供电系统，使得电压电流畸变不对称[1,2]，这时正弦对称情况下相电压和线电压之间的关系不复存在，所以因正弦电路而定义的“相”的概念已不适合含有混合补偿设备的电路系统，而多端电路较多相电路而言具有更大的概念外延，因此将多相电路功率理论推广并改进到多端电路应是一项很有意义的工作。
顾名思义，多端电路即为含有多个引出端的电路，其可以作如下定义:如图1所示，在任意一个电路网络中，不论它多么复杂都可以将其主体看成一个黑盒子，黑盒子外的输入端和输出端统称为这个网络的引出端。若引出端的数目为n则称这个电路为n端电路，因为在交流电路的所有形式中，相数最少的单相电路实际上也是由两个引出端构成，所以在n端电路系统中n是大于等于2的，在n大于等于3时则称这个电路为多端电路。
在本文中将三相三线制电路系统看作三端电路进行处理，选择三端中的任意一端作为参考端，在实际应用中可以通过并联电压表方便地测出其他两端到参考端的电压，本文中称之为端电压，也可以通过串联电流表测量得出每个端子上的电流，本文称为端电流。在下文中，分别在电压电流均正弦对称、电压正弦对称电流畸变不对称、电压电流均不对称三种情形下，推导通过瞬时端电压和瞬时端电流定义瞬时有功功率、瞬时无功功率的表达式。结果表明，利用瞬时端电压和瞬时端电流定义瞬时功率是可行的，并且端电压和端电流的定义物理意义更加明确，在实际应用中测量更加简洁、方便。
2 电压电流均正弦对称情况下瞬时功率定义
文献[3]中提出瞬时有功功率等于瞬时电压和瞬时电流的乘积(点积)，见式(1);瞬时无功功率等于瞬时电压和瞬时电流的叉积，见式(2):
瞬时电流向量i可以分解为两个正交的分量之和，该分量分别为瞬时有功向量ip和瞬时无功向量iq，见式(3):
由于瞬时电压向量和瞬时无功电流向量正交，所以u·iq=0，而瞬时电压向量和瞬时有功电流向量在一条直线上，所以u×ip=0。因此，瞬时有功功率就可以等于瞬时电压和瞬时有功电流的点积，见式(4);瞬时无功功率等于瞬时电压和瞬时无功电流的叉积，见式(5)。
三相三线制电路对应多端电路示意图如图2所示，图中将负载端看成一个黑盒子，三相三线电路有三个出线端，可看作三端电路。由于在三相三线系统中负载是由三相发电机供电或者由发电机发出经由变压器变压后供电，而三相发电机或者变压器是存在中性点的，如图2中N点，假设三个端子间也存在一点N1，如图中N1点，该电位点的电位UN1与电源中性点的电位UN的电位差满足UNN1=UN-UN1=0，那么称该点为虚拟中心点，相电压即定义为各个端子到虚拟中性点之间的电压。
在三相正弦对称系统中，假设线电压的瞬时表达式为:
将线电压的瞬时表达式写成相量形式为:
如图2所示，在三相正弦对称系统中，相电压可以直接根据其与线电压的关系得到[1]:
将相电压的相量形式转化为瞬时表达式:
假设端电流的瞬时表达式为:
式中，φ为电压和电流的相位差。
端电流可以分解为有功端电流和无功端电流，其瞬时表达式分别为:
在多端电路系统中，可以利用选择任意端作为参考端后的端电压和端电流来定义其功率，例如选择3端作为参考端，电路示意图如图3所示。其端电压的瞬时表达式为:
根据式(4)，图3所示三端电路的瞬时有功功率可由各个端子上的瞬时端电压和瞬时有功端电流取点积后求和得到，将式(13)和式(11)代入式(14)中可得:
根据式(5)，图3所示三端电路的瞬时无功功率可由各个端子上的瞬时端电压和瞬时无功端电流取叉积后求和得到，将式(13)和式(12)代入式(15)中可得:
将瞬时无功端电流旋转90°即可将式(15)中的叉积转变为点积:
推导得出利用瞬时端电压和瞬时端电流定义的瞬时有功功率和无功功率表达式与文献[4]中用相电压和相电流定义的瞬时有功功率和无功功率表达式相同，但是端电压的物理意义更加明确且在实际应用中更好测量。
3 非正弦不对称系统
3.1 电压为正弦对称电流为畸变不对称时
在电力系统中，通常存在电源电压正弦对称，而电流由于非线性负载以及电力电子器件的使用造成的畸变或不对称现象[5]，下面推导电压为正弦对称、电流为畸变不对称情况下的三端电路的瞬时功率的表达式。
由于电压为正弦对称，所以其瞬时表达式可以表示为:
对于电力系统中的非线性问题，由于电压和电流具有周期性畸变的特点，可以将周期性畸变的电压和电流转化为非正弦周期电流电路处理(在后面的问题研究中都是根据此特性确定瞬时量的表达式)[4]，并且在三相三线制系统中只存在正序、负序，不存在零序电流，所以端电流瞬时表达式可以表示为:
设1、2、3三个端子上的第ki次谐波电流i1ki、i2ki、i3ki的瞬时表达式为:
将端电流分解为有功端电流和无功端电流后，其瞬时表达式分别为:
如图2所示，当选择3端作为参考端时，各个端子上的端电压的瞬时表达式为:
根据式(4)，该三端电路第ki次谐波电流的瞬时有功功率可以利用各个端子上瞬时端电压和瞬时有功端电流取点积后求和确定，将式(22)和式(20)代入式(23)中得:
根据式(5)，该三端电路第ki次谐波电流的瞬时无功功率则可利用各个端子上瞬时端电压和瞬时端无功电流取叉积后求和确定，采用与式(16)相同的方法，把瞬时无功电流旋转90°将叉积运算转化为点积运算，将式(22)和式(21)代入式(24)中得:
根据上述推导可以得出，在电压正弦对称电流畸变不对称时，该三端电路系统的瞬时有功功率为:
瞬时无功功率为:
3.2 电压电流都为畸变不对称时
在电压正弦对称情况下，电源电压是正弦对称的，三相电源电压e'1+e'2+e'3=0;由于虚拟中性点电位UN1与电源中性点电位UN之间的电位差为0，所以三端相电压之和也为0，且可以通过线电压和相电压之间的关系来确定相电压。而在非正弦不对称情况下，不但不满足正弦对称情况下线电压和相电压之间的关系，而且三相电源电压之和也不为0。这就表明由不同的三相电动势可得到相同的线电压，但是由线电压则无法唯一确定相电压，也就是说在非正弦不对称情况下，对负载起决定作用的是线电压而不再是三相电动势本身。文献[6]中指出在任意的三相三线电路中总可找到一组三相电动势e1、e2、e3满足三相之和为0，用其去替代原三相之和不为0的e'1、e'2、e'3，并利用对称分量法将某特定m次谐波分解为正序、负序、零序。由于三相正序、负序相加为0，而三相零序相加为3em0，所以采用一组去除了零序分量的电动势去代替原电动势，见式(27):
式中，e1+e2+e3=0。
由第2节中提到的相电压的定义可知，因为虚拟中性点的电位与电源中性点电位的电位差为零，而且在选择任意端作为参考端时定义的端电压中同样也不反映零序向量，所以三端的相电压也可以采用u1N=e1、u2N=e2、u3N=e3来代替原来的三端上的电压u'1N、u'2N、u'3N。也正因为有此特点，所以三端上的相电压可以利用式(28)来确定:
根据上述原理采用一组去除了零序分量的电动势代替原电动势，三端上的电压只剩下正序和负序分量，因此其瞬时表达式可以表示为:
设1、2、3三个端子上的第ku次谐波电压u1ku、u2ku、u3ku的瞬时表达式为:
各个端子上的端电流的瞬时表达式与式(18)相同，而1、2、3三个端子上的第ki次谐波电流i1ki、i2ki、i3ki的表达式与式(19)相同。因此将第ki次谐波端电流i1ki、i2ki、i3ki分解为有功端电流i1kip、i2kip、i3kip和无功端电流i1kiq、i2kiq、i3kiq，其瞬时表达式分别为:
当选择3端作为参考端时，其各个端子上第ku次谐波的端电压的瞬时表达式可以表示为:
根据式(4)，该三端电路第ki次谐波电流和第ku次谐波电压的瞬时有功功率可以利用瞬时端电压和瞬时有功端电流取点积后求和得到，将式(33)和式(31)代入式(34)中得:
根据式(5)，该三端电路第ki次谐波电流和第ku次谐波电压的瞬时无功功率可以利用瞬时端电压和瞬时端无功电流取叉积后求和得到，采用与式(16)相同的方法，把瞬时无功电流旋转90°将叉积运算转化为点积运算，将式(33)和式(32)代入式(35)中得:
根据上述推导可以得出，在电压和电流均畸变不对称时，该三端电路系统的瞬时有功功率为:
该三端电路系统的瞬时无功功率为:
通过以上推导可以得出，利用瞬时端电压和瞬时端电流推导得出的瞬时有功功率和瞬时无功功率的表达式与文献[7]中基于瞬时功率理论推导得到的表达式相同。但是在电压电流畸变的情况下，由于相电压的定义和测量都十分困难，而端电压和端电流的物理意义明确且测量简便。因此在三端电路中可以给出以下定义。
(1)定义1:瞬时有功功率等于选择任意一端作为参考端时，各个端子上相对于参考端的瞬时端电压与瞬时端电流取点积后求和。
(2)定义2:瞬时无功功率等于选择任意一端作为参考端时，各个端子上相对于参考端的瞬时端电压与瞬时端电流取叉积后求和。
本文在电压电流均正弦对称、电压正弦对称电流畸变不对称以及电压电流均畸变不对称三种情况下，都是选择3端作为参考端对端电压和端电流进行定义，进而推导得出瞬时有功功率和瞬时无功功率的表达式，同理，选择其他任意一端作为参考端可以得出同样的结果。
4 结论
(1)本文分析了现有功率理论在电压电流畸变不对称情况下的缺陷，并提出利用多端电路的理念将三相三线制电路看成一个三端电路处理的观点。
(2)文中给出了端电压和端电流的定义，并将瞬时端电流分解为两个正交的瞬时有功端电流和瞬时无功端电流。在电压电流均正弦对称、电压正弦对称电流畸变不对称以及电压电流均畸变不对称三种情况下，利用瞬时端电压和瞬时端电流推导瞬时有功功率和瞬时无功功率的表达式。推导结果与文献[7]中基于瞬时无功功率理论推导出的结果一致。
(3)最后根据推导结果给出了在三端电路中瞬时有功功率和瞬时无功功率的定义，在此定义中所用到的端电压的概念较相电压具有更大的概念外延，且物理意义更加明确，测量无需中间计算环节，更加简便。
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高压三相PFC整流电路的研究 篇5
传统的三相整流虽然可以满足系统大功率的需求,但是存在谐波大、功率因数低等缺点。三相VIENNA型PFC整流器,具有控制简单、输入功率因数高、无谐波污染等优点,适合于三相大功率电路,便于工程应用中的实现。文献中采用滞环控制方法[1,2,3],用反馈信号与正弦采样信号组合,再应用PWM技术实现PFC电路的稳压和电流的正弦化,可使电路在电感电流连续CCM和临界连续BCM模式下工作,简化了电路,降低制造成本。针对所作系统进行仿真,验证了系统的可行性和优越性。
2 VIENNA电路原理
2.1 原始主电路
如图1所示的电路三相三开关三电平整流电路[2],开关采用4个二极管和一个全控型MOSFET管组成。根据电路的对称性可以知道电容中点电位与电网中点的电位近似相同。
当A相开关管关断时,E点F点电位相等,UFH=UDC则UGH=0.5UFH=0.5UDC,又UEH=UDC,又UEM=0.5UDC,因此UMG=0,UEH=0.5UDC,即VIENNA电路中开关器件只承受了一半的输出直流电压,所以开关管电压应力小,非常适合于大功率三相PFC整流电路。
图1电路中,电流可以双向流动,输出端串联的两个滤波电容上的电压为1/2输出电压。a点、b点、c点的电压都有三种电平,分别是1/2Uo、0、-1/2Uo,三个电平取决于开关管的开通和关断以及电流的方向。整个电路构成了1992年由Pinheiro J R提出的三相三开关三电平PFC电路[1],即为三相维也纳型(VIENNA)整流电路。
2.2 电路的等效
如果用双向开关S1,S2和S3来分别代替图1中的三个开关,那么图1可简化为图2。
图2中D1、D2,D3,D4,D5,D6为快恢复二极管,S1,S2,S3为双向开关,可以通过双向开关S1,S2和S3来分别控制对应相上的电流。每一相电感电流的大小完全可以根据需要随时进行控制,工作在CCM模式下,可以大大减小谐波。
以A相为例,当开关闭合时,A相直接对LA储存能量,电感电流增大。当开关断开时,电感中储存的能量向输出直流侧释放,在A相电压的正半周,电流流经LA,LA、D1、C1形成升压斩波电路,在电压的负半周,LA、D4、C2形成升压斩波电路。在图1所示的电路中,当三相中的一相处于直通状态时,另外两个斩波相的电压相对于直通相的线电压就会出现同时为正或同时为负或一正一负的情况,当同时为正使电流只能从C1上流过,同时为负时,电流只能从可以从C2上流过,当线电压为一负一正时,电流可以从C1和C2上流过,这就造成了电容电压的严重不平衡,因此在其控制方法上就需要考虑这个问题。
3 VIENNA电路的控制
同其它PFC电路一样,三相VIENNA电路主要目的是在得到稳定的输出直流电压的同时,实现输入交流电流的正弦化和单位输入功率因数并且要求开关管的电压应力要小。三相VIENNA电路实际上可以等效为两个常规的PFC电路的级联,从常规PFC电路得到的一般控制方法都可以应用于该电路中。但是,与常规PFC电路不同,这种电路拓扑要根据三相电流的不同时段而发生改变。对于三相VIENNA电路来说,由于会出现两个电容上的电压严重失衡,为了解决这个问题,文中引进了了区间控制即控制电路拓扑的改变,只需要在不同时段找出中间相并使之在该时段内一直处于直通状态,而最高相和最低相在该时段内一直处于高频斩波状态。
3.1 分时段信号的产生
严格说来,分时段信号的产生应当根据最高相、最低相和中间相的输入电流而不是输入电压来将一个工频周期划分为6个区间。但是,在PFC电路稳定运行之前,三相电流信号根本就不存在,即使有也不是三相正弦波形。这就意味着若以三相电流信号作为区间划分的输入信号,系统根本没有稳定运行的可能性。解决这个问题的办法是取电压信号代替电流信号,这是因为PFC电路的根本目的是实现输入电流的正弦化和功率因数为1,输入电流在波形和相位上与输入电源电压基本上是一致的,仅就区间划分的需要而言,输入交流电流信号完全可以以输入交流电压信号来替代,而输入电压信号总是存在的。令每一相电压在正向和负向过零的30°范围内其对应的开关一直导通,另外两相交替斩波,信号划分区间如图3所示。
根据图3所示的三相信号以及时段的划分,有等式(2):
式中:L为逻辑电平,下标表示区间。
根据式(2)的信号要求,设计出时段(相位)划分电路如图4所示。
在图4中,三相线电压uab、ubc、uca经过电压互感器隔离降压后,再经过由一阶RC网络构成的滤波器滤除噪声,送入过零比较器转换为线电压方波同步信号。三个线电压方波同步信号通过反相器获得三个线电压的反相电压uba、ucb、uac的方波同步信号。这六个方波信号经过逻辑门后产生6个时段的高电平信号。
考虑到VIENNA电路在一个工频周期内的6个时段的拓扑有两两相同,即电路拓扑实际上只有3种,因此将6个时段高电平信号两两相或得到3个高电平信号,以控制相应的相双向开关直通。
3.2 控制方法
通常对PFC电路的控制采用电压外环电流内环的控制结构[4],其中电压外环的目的是使输出直流电压稳定,电压环的输出通过乘法器乘以参考正弦信号后作为内环电流环的电流参考信号,系统检测主电路上的电流与参考电流信号进行比较,误差量经过调节器后输出PWM脉冲占空比。鉴于本系统功率较大,主开关管采用四管并联结构,所以采用能够高精度跟踪基准正弦电流信号、电路调试方面、易于实现多管或多模块的滞环控制法来控制[3]。但在系统闭环带宽、增益等参数的配合调试上要注意协调,否则系统不易稳定。
控制部分由电流内环和电压外环组成,外环调节电压,内环矫正功率因数。虽然每一相都配备独立的电压环有利于提高控制精度和响应速度实现三相独立调节,但是不利于斩波时段的控制,严重时导致系统不稳定,因此,在设计控制电路时不宜为每一相配备一个独立的电压控制环,必须三相公用一个公共电压控制环。
以S1的导通信号PWM a的生成为例,输出电压U0和给定电压Uref相比较,二者的差值经过PID调解之后通过乘法器乘以参考正弦信号ua半波后作为内环电流环的电流参考信号,系统检测主电路上的电流ia半波与参考电流信号进行比较,误差量经过调节器后输出PWM a,同理生成PWM b和PWM c。
控制部分生成的PWM a、PWM b、PWM c分别和区间控制中的输出La、Lb、Lc分别相或,所的信号即为PWMA、PWMB和PWMC作为最终的开关控制信号,把它们分别送给双向开关S1、S2、S3,使得电路电流电压同相位,达到功率因数校正的目的。
由于电流参考信号由电压反馈环决定,所以为了保持系统稳定且获得高的功率因数,反馈环的带宽不宜太宽。
4 仿真结果(输出直流4000V)
三相VIENNA电路闭环控制参数如下:
其仿真结果如图5所示(取A相电压电流来观察)。
如图5所示,输入电流幅值为85A,输出电压为4000V,输出电压的误差范围是-2~+2V。从图中可以看出三相输入电流为和输入电压同相位的正弦波,说明电流环参数设计合理,功率因数校正效果好。输出电压稳定,说明电压环参数设计合理。从而验证了文中分析方法的正确性。
5 实例设计(输出800V)
原理样机如图6所示,其主要参数为:输入幅值为311V的三相交流电压,输出直流电压V0=800V,输出功率1.6k W,开关频率f=100k Hz,主电路所选的元器件有:输入EMI滤波电路中所用的电容型号为250V、105K、MPX275~X2,陶瓷电容的型号为4700p F、250V、AH472M,有机电容的型号为CSDMPR224J630V,升压电感0.2m H(Tokin FEER42-2500B,23匝),开关管Sa、Sb、Sc型号为SPW47N60CFD,Dn5、Dn6等快恢复二极管型号为DSEC60-06A,Dn1-Dn4型号为DS145-08A,输出稳压电容有19个电解电容并联,型号为San con CD29H。
如图7(a)、(b)所示,利用样机做实验,通过观察波形,可以看到所有的波形都很干净,输入三相电流和三相电压同相,功率因数近似为1,输出电压为800V,波形比较稳定,电压值波动较小。
6 结论
本文从理论上分析了三相VIENNA电路的性能,又利用仿真对其做了验证,并给出了一个设计实例,进行了实验验证,通过分析可以得出如下结论。
(1)用滞环控制法可以对三相VIENNA型电路的功率因数进行很好的矫正,可以得到一个输出稳定,无谐波污染,控制简单,高输入功率因数等诸多优点的大功率三相整流系统。
(2)开关管所承受的电压应力均为输出直流电压的一半,因此该变换器非常适用于高压大功率的应用场合。
(3)在实际的高压场合中(比如4000V)输出稳压电容的型号选择比较艰难,这个问题还有待解决。
摘要：为了得到输出稳定、开关耐压力小并且功率因数高的大功率三相整流器,对三相VIENNA型PFC电路拓扑进行了研究,对VIENNA整流器的原理进行了调查,根据原有的控制理念,在其控制方面采用了区间控制结合滞环控制法来控制整个电路。在整个系统方案设计完毕后,搭建Matlab模型对所设计的电路进行仿真,由仿真结果可以看到系统的输出为稳压输出,开关器件的耐压力为输出电压的一半,输入功率因数为1,并且做了一些小样机对系统所采用的控制进行了验证。
关键词：三相拓扑电路,区间控制法,功率因数校正,滞环控制
参考文献
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三相电路 篇6
随着科技的飞速发展,电力电子技术已经深入到电力、冶金、化工、通讯、铁路电气以及家电等各个领域。在电力电子装置中,整流器作为装置与电网的接口,占有相当大的比重。由于目前的电网均为交流电,故通常电路都需要利用整流器进行AC/DC变换。目前最常用的是带电容滤波的三相不可控桥式整流电路。本文通过相关的仿真,分析了三相不可控桥式整流电路的直流电压和直流电流与负载的关系,并对其功率因数和交流侧的谐波进行了分析。
1 基本原理
在电容滤波的三相不可控桥式整流电路(如图1)中,当某一对二极管导通时,输出直流电压等于交流侧线电压中最大的一个,该线电压既向电容供电,也向负载供电。当没有二极管导通时,由电容向负载放电,电容电压ud按指数规律下降。
设二极管在距线电压过零点角处开始导通,并以二极管VD6和VD1开始导通的时刻为时间零点,则线电压为:
而相电压为:
在ωt=0时,二极管VD6和VD1开始同时导通,直流侧电压等于uab;下一次同时导通的一对管子是VD1和VD2,直流侧电压等于uac。这两段导通过程之间的交替有两种情况,一种是在VD1和VD2同时导通之前VD6和VD1是关断的,交流侧向直流侧的充电电流id是断续的;另一种是VD1一直导通,交替时由VD6导通换相至VD2导通,id是连续的。介于二者之间的临界情况是:VD6和VD1同时导通的阶段与VD1和VD2在处恰好衔接了起来,id恰好连续。由前面所述"电压下降速度相等"的原则,可以确定临界条件。假设在的时刻"速度相等"恰好发生,则有
由计算可得,这就是临界条件。当和时分别是电流id断续和连续的条件。对一个确定的装置来讲,通常只有R是可变的,它的大小反映了负载的轻重。因此可以说,在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的,重载时是连续的,分界点就是
以上讨论过程中,忽略了电路中诸如变压器漏抗、线路电感等的作用。另外,实际应用中为了抑制电流冲击,常在直流侧串入较小的电感,成为感容滤波的电路,如图1所示。
3 电路仿真与分析
本文主要通过Matlab的Simulink对电路进行仿真,由仿真结果分析得到整流后的直流电压与负载电阻的关系;直流侧的电流与负载的关系;交流侧电流的谐波分析以及电路功率因数的分析。
3.1 直流电压与负载电阻关系
图2是电路空载以及电阻R分别取10kΩ、1kΩ、100Ω时的仿真情况,仿真的波形及由仿真得到的直流电压的平均值分别如图所示。
图2不同负载时整流器输出直流电压的波形(参见下页)
因为越小,意味着负载越大。由仿真的波形可以得到整流输出直流电压与负载电阻的关系为:空载时,整流输出直流电压的波形近似为直线;随着负载增大(即R分别为10kΩ,1kΩ,100Ω),输出直流电压的纹波越来越严重;并且随着负载增大,电压的平均值越来越小。
3.2 直流侧的电流与负载的关系
电阻R分别取100Ω,1.67Ω,R=0.1Ω时,仿真得到的直流侧的电流波形分别如图3所示。
由仿真波形可知:当R越小,即负载越大时,直流侧的电流是逐渐增大的,电流的起伏也逐渐变大(由仿真波形的幅值得出)。是电流断续和连续的临界条件,代入,C=3300μF,计算可得R=1.67Ω时是电流的临界状态,由仿真波形可知:R=0.1Ω时,直流侧的电流为连续,R=100Ω时,直流侧的电流为断续,从而验证了理论推算的正确性。
3.3 交流侧电流的谐波分析以及电路功率因数
当电阻R分别取10Ω、1Ω时,仿真得到的a相电流的波形及其相应的傅立叶分析的结果分别如图4所示。
由仿真波形可知:随着负载加大(R=10Ω、1Ω),a相电流逐渐增大,越来越接近正弦波。由仿真计算出R分别为10Ω、1Ω时,电路的功率因数分别为0.91和0.94,并根据其傅立叶分析结果,可以得到交流电流的谐波特性和功率因数有如下特点:
(1)交流侧电流仅含奇次谐波,谐波次数越高,其幅值越小。
(2)各次谐波幅值均随的增大而增大,而基波的幅值会随的增大而减小。其原因主要是越大,意味着负载越小,此时二极管的导通角越小,波形的畸变也会越严重。
(3)总的功率因数随增大而减小。如果改变电容的大小,同样可以通过仿真得出电容越大,基波因数会越小,总的功率因数越大。基波因数随增大而减小,随的增大而增大。
4 结束语
本文主要通过仿真实验对电容滤波的三相不可控桥式整流电路进行了分析,得出了直流电压与负载电阻,直流侧的电流与负载的关系,并对交流侧电流的谐波以及电路功率因数进行了分析,为参数的选择以及电路分析提供了指导性依据。
参考文献
[1]王一农,杜世俊,刘小宁.电容滤波型三相桥式整流电路的电压分析[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2005,28(5):111-114.
[2]洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M].北京:机械工业出版社,2006
三相电路 篇7
一、三相对称电路的有功功率测量
三相对称电路即三相电源对称、三相负载对称的三相电路。由电工原理我们知道, 三相电路总的有功功率等于各相有功功率之和, 即
在三相对称电路中的三相电路的总的有功功率又可表示为
下面分别对三相对称电路在三相四线制和三相三线制两种情况下的有功功率测量方法进行讨论。
1. 三相四线制对称电路的有功功率测量方法
三相四线制对称电路的三相有功功率的测量可以采用一表法、三表法及二表法进行测量。
(1) 一表法测量
由于三相电路对称, 则三相电路总的有功功率为
所以可以采用一只功率表测量某一相的有功功率, 总的有功功率等于功率表读数的3倍。
一表法测量三相对称电路有功功率的接线图如图1所示。它的接线特点是功率表所接的电压是以中线N为参考点, 功率表WAN读数的物理意义即为A相的有功功率PA。
(2) 三表法测量
三表法测量三相对称电路的三相有功功率的接线图如图2所示。它的接线特点是每个功率表所接的电压均是以中线N为参考点, 三个功率表WAN, WBN和WCN的读数分别为PA, PB和PC。
三相总的有功功率等于各功率表读数之和, 即P=PA+PB+PC。三只功率表的读数均有明确的物理意义, 即PA, PB和PC分别表示A相, B相和C相负载各自吸收的有功功率, 这就是三表法。图2所示的接法可称为共中线N接法。
三表法测三相有功功率, 还可以采用共相线接法, 如图3所示的接线, 称为共A接法, 三只功率表的读数的代数和表示三相负载吸收的总的有功功率。
(3) 二表法测量
在图3电路中, 因为是对称三相电路, 则有iN=0, 所以图3中的WNA的读数必为零, 在测量时可不接, 此时的三表法便简化为两表法如图4所示。可见, 此时的两表法是三表法的特例。但这里每个功率表的读数没有明确的物理意义。下面证明功率表WBA, WCA的读数代数和为三相电路的总的有功功率。
由电工原理可知, 三相瞬时功率等于各相瞬时功率之和, 即
因为三相电路对称, 所以, iN=iA+iB+iC=0, 则iA=- (iB+iC) , 将iA=- (iB+iC) 代入上式, 得
则三相有功功率为
式中为uBA与iB的相位差, 为uCA与iC的相位差。上式中的第一项UBAIBcosj1就是图4中功率表WBA的读数, 第二项UCAICcosj2就是图4中功率表WCA的读数。
下面讨论的关系。在三相对称电路中, 线电压导前对应的相电压30o, 相电压导前对应的相电流角 (设为感性负载) 。
(1) uBA与iB之间的相位差
由于,
所以, uBA与iB的相位差为:
(2) uCA与iC之间的相位差
由于uCA导前uC30o, uC导前iC一个角, 所以, uCA与iC的相位差为
或由相量图找出uBA与iB的相位差和uCA与iC之间的相位差。
画相量图如图5所示, 由相量图得, uBA与iB的相位差, uCA与iC的相位差为
故三相有功率又可表示为
其中为负载的阻抗角 (即功率因数角) , 对于阻性或容性负载, 有同样的结论。
两个功率表的读数与有下列关系:
(a) 当负载为纯电阻, =0, WBA=WCA, 即两个功率表读数相等;
(b) 当负载功率因数cos=0.5, =±60o, 将有一个功率表的读数为零;
(c) 当负载功率因数cosj<0.5, ││>60o, 则有一个功率表的读数为负值, 该功率表指针将反方向偏转, 这时应将功率表电流线圈的两个端子调换 (不能调换电压线圈端子) , 而读数应记为负值。对于数字式功率表将出现负读数。
二表法的接线特点是, 每个功率表所接电压均以同一根相线为参考点, 而电流则分别是非参考线中的线电流。
当然, 三表法和二表法都还可以采用共B接法和共C接法。
2. 三相三线制对称电路的功率测量方法
对于三相三线制电路 (Y接法或Δ接法) , 可采图6所示的一表法 (Y接法的也可采用三表法, 但不常用) 和图7所示的二表法, 一表法和二表法所对应的表达式仍然成立。
二、三相不对称电路的有功功率测量
1. 三相四线制不对称电路的有功功率测量方法
因为在三相四线制不对称电路中, PA≠PB≠PC, 所以不能采用一表法, 又由于iN=iA+iB+iC≠0, 所以也不能采用二表法。故三相四线制不对称电路的有功功率测量只能采用图2或图3所示接线的三表法进行测量三相电功率。
2. 三相三线制不对称电路的有功功率测量方法
三相三线制不对称电路的有功功率测量接线只有图7所示的两表法的接线方式 (Y接法, 中点可引出时也可采用三表法) 。其读数的表达式仍有P=UBAIBcos1+UCAICcos (共A接法) 。
三相三线制对称和不对称电路的两种情况的不同之处是, 在三相电路对称中, 两表的读数表达式有式P=ULILcos (30o-) +ULILcos (30o+) 结果, 而不对称时无此结果。
三、结束语
本文按三相对称电路和三相不对称电路分类, 对各类的三相四线制和三相三线制供电方式中有功功率分析和测量接线问题进行了分析。一表法、两表法、三表法的适用范围和意义的不同。一表法适用于三相对称电路;两表法适用于三相三线制对称与不对称三相电路, 特例是可用于对称的三相四线制三相电路 (共A、共B和共C接法) ;三表法则适于用对称与不对称三相四线制电路, 特例是可用于Y接法时中点N可引出的三相三线制三相电路 (共N接法) 。三表法在共N接法时, 每个表的读数为对应相负载的功率, 有明确的物理意义, 它们分别表示对应各相负载的有功功率;而三表法的共A、共B和共C接法及两表法接线时, 每个功率表的读数无直接的物理意义, 只是各功率表的代数和表示三相总的有功功率。
摘要：三相电路有功功率的测量是工业生产和三相电路分析的重要内容, 本文按三相对称电路和三相不对称电路分类, 各类又都有三相四线制和三相三线制供电方式。详细地讨论了各种情况的三相电路有功功率的测量方法, 总结了各种测量方法的适用范围及功率表读数在不同情况的物理意义。
关键词：三相对称电路,三相不对称电路,有功功率测量
参考文献
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[2]张若愚主编.电工测量技术[M].北京:中国电力出版社, 2007, 8
一种三相电源逆相、缺相检测电路 篇8
随着大功率产品的开发，采用单相供电方式，功率会受到很大的限制，一般大功率家电产品都需要用到三相供电方式。三相供电方式用于三相电机中，对于绕组通常有三角形接法及星形接法两种形式。当三相电出现缺相的情况下，会导致电机绕组发热过大，从而容易使电机绕组过热烧毁。而当三相电出现逆相的情况下，电机会出现逆向运行现象，特别针对空调压缩机，压缩机逆向运行将会使整个空调系统出现混乱现象，电机的逆向运行将会带来严重的后果。故在三相电机的运行过程中，需确保三相电不出现缺相、逆相的情况，保证电机的可靠运行。由于缺相、逆相存在对产品可靠性的严重影响，一方面需从源头上保证供电的可靠性，另一方面需要产品具备检测电源缺相、逆相的功能，当电源出现缺相、逆相的情况下，能断开三相电源的供电电源确保安全，并故障提示，从而保证产品的可靠运行。如何对三相电源的缺相、逆相进行检测呢?这将是三相电在产品中应用的一个重要的方面。下面我们将提供一个低成本、高可靠的检测电路来实现该功能。
三相电分析
三相电压的波形如图1所示。
三相电正常条件下：Uc落后Ub120度相位角，Ub落后Ua 120度的相位角。
通过对波形的分析，如果三相电不出现逆相的情况下，Ua—Ub—Uc，在Ua波形的正半周内，下一相电Ub波形的正半周出现一个电压上升的情况，同样，在Ub波形的正半周内，下一相电Uc波形的正半周也出现了一个电压上升的情况，Uc波形的正半周内，下一相电Ua波形的正半周也出现了一个电压上升的情况。
当三相电出现逆相的情况下，如Ua—Uc—Ub，这时情况就发现了变化，在Ua波形的正半周内，下一个相位电Uc波形的正半周只出现了一个电压下降的情况，同样，在Uc波形的正半周内，下一个相位电Ub波形的正半周也出现了一个电压下降的情况，在Ub波形的正半周内，下一个相位电Ua波形的正半周也出现了一个电压下降的情况。
故通过以上的分析，在三相电未出现逆相的情况下，上一相电波形的正半周内出现了下一相电波形正半周的电压上升情况，当出现逆相的情况下，上一相电波形的正半周内出现了下一相电波形正半周的电压下降情况，两者存在一定的差别，据此可通过电路检测来进行逆相的判断。
而当电源出现缺相的情况，其中一相未产生电压，通过对各相电压的判断可以达到缺相判断的目的。
功能芯片的选择
通过以上的波形分析，在逆相的情况下，如果有一功能芯片可以满足电压与上升沿的判断的话，将可通过外围电路的搭建实现缺相与逆相的功能。双上升沿D触发器7474可以满足使用要求。其内部结构如图2所示。
此功能芯片内部包括两组的双上升沿D触发器。1CLK、2CLK：时钟输入端，1D、2D：数据输入端，1Q、2Q、1Q反、2Q反：输出端，CLR1、CLR2直接复位端(低电压有效)，PR1、PR2直接置位端(低电压有效)。
其工作原理如图3所示。
在直接复位端跟直接置位端无效的情况下，在时钟输入端为上升沿的情况下，芯片输出端Q与数据输入端D保持一致。
电路原理
根据电路分析情况，其电路原理图如图4所示。
芯片7474的输入端、输出端都使用了两个反相器，用于抑制干扰。用到6个反相器，采用了芯片7414作为反相器，其内部结构图如图5所示。该芯片具备六组反相器的功能。
电路原理分析：其中两相电通过阻容降压的方式，提供整个控制器的电源。L3、L1通过电容C1、C2、R22产生恒流源，通过稳压二极管D5、D 1 5将恒流源转化为稳定的2 4 V输出，电容C6起稳压作用，24V电源供继电器使用。24V电压再通过电阻R12与稳压二极管4728形成一个3.3V电压电源，供芯片7414与7474电源使用。
L 2通过电阻与稳压二极管检测L2波形的正半周，通过稳压二极管4728形成一高电平信号，再通过两组反相器抑制干扰，作为芯片7474的数据输入端。稳压二极管D22、D10、D23用于产生一定的压降，让高电平信号产生位置与L2电压过零点位置保证一定的电压差。以避免干扰。并保证一定的占空比。
L3通过电阻与稳压二极管检测L2波形的正半周，在L2波形的24V附近开始产生高电平，从而也产生了一个上升沿的电压信号。再通过两组反相器抑制干扰，作为芯片7474的时钟输入端。稳压二极管D14使高电平的信号产生位置与电压过零点位置保证一定的电压差，以避免干扰。保证高电平的产生位置。
芯片7474的输出端，通过两组反相器抑制干扰，使三极管9013截止或导通，从而控制继电器的断开或者吸合，从而输出一个开关信号，用于控制电机的供电电源或者产品的主板电源。二极管D12起到继电器断开时续流的作用。
工作原理
当三相电正常条件下，即没有出现逆相、缺相的情况，L3电压波形落后L2电压波形120度的相位角，L2波形正半周通过电路提前在芯片7474的数据输入端形成一个高电平信号，并保持一定的时间。L2在形成高电平信号保持的一段时间内，L3的通过电路也形成了一个上升沿信号，并保证高电平一定的时间，这个上升沿信号触发了双上升沿D触发器7474，使其输出为高电平。并保持为高电平状态，直至下一次触发信号的到来，从而使继电器得电吸合。进入下一波形周期，同样的工作原理，从而达到了当三相电正常条件下，继电器一直保持吸合的状态，使该电路输出一个闭合的开关信号。LED灯D17亮。表明三相电检测正常。
当三相电出现逆相的情况时，L3电压波形将领先L2电压波形120度的相位角，或者落后L2电压波形240度的相位角，此种情况下，L3通过电路形成的上升沿位置，对应L2的负半周，而L2在负半周位置，D1正向导通，使输入至芯片7474数据输入端的电压信号为低电平信号。上升沿信号触发了双上升沿D触发器7474，使其输出为低电平。并保持为低电平状态，直至下一次触发信号的到来。从而使断电器掉电断开。进入下一个波形周期，同样的工作原理，从而达到当三相电出现逆相的情况下，继电器一直保持断开的状态，使该电路输出一个断开的开关信号。LED灯灭，表明三相电检测不正常。
当三相电出现缺相情况下，如果是L1或者L3断开的情况下，控制器无法产生电源，控制器无法工作，继电器由于无电源，保持断开状态，LED灭，表明三相电检测不正常。如果是L2断开的情况下，控制器可以工作，但L2通过电路形成的信号将为低电平，使得芯片7474的数据输入端的电平为低电平信号，从而在L3形成上升沿电压信号的情况下，双上升沿D触发器7474将输出低电平，继电器掉电断开，LED灯灭，表明三相电检测不正常。
注意事项
电容C9直接影响到该电路的抗干扰能力，如在进行脉冲干扰EFT测试过程中出现频繁动作的情形，可适当地加大容量，一般需要用到电解电容或者大容量的瓷片电容。
稳压二极管D10、D14、22、D23主要用于减少其中两相电源产生高电平信号的宽度，减少由于太靠近过零点附近就直接产生高电容而易产生干扰的情况，该稳压二极管的稳压值可适当加大，但需保证在三相电正常条件下，L2通过电路产生的高电平信号消失之前，L3通过电路已经产生可靠的上升沿信号。才能做到正确的判断。
通过C1、C2、R22等元器件组成的阻容降压电路，需保证可以产生足够大的电流，以驱动继电器可靠动作。同时R22需保证有足够的功率余量。以保证电路的可靠性。
结语
通过对三相电源的分析，提出了一种可靠的三相电源缺相、逆相的检测电路，有效地应对三相电源缺相、逆相对电机带来的危害，经多次实验验证，具备很高的可靠性。且成本较低，具备广泛的应用前景。
摘要：为了三相电机的可靠运行,避免在三相电源出现逆相、缺相对三相电机造成的损害目的,采用了三相电源检测方法,做了针对三相电源的电路分析、波形比较实验,获得了三相电源逆相、缺相与正常条件下在电路上具有一定差异的结果,得到了三相电源逆相、缺相保护电路,通过三相电源逆相、缺相检测电路可以有效保护三相电机结论,具有电路成本低、可靠性高、保护及时的特点。
关键词：三相检测,逆相保护,缺相保护,三相电源,保护电路
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