一种高精度三相交流信号正负过零检测装置及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种高精度三相交流信号正负过零检测装置，还涉及一种高精度三相交流信号正负过零检测方法，属于信号检测技术领域。
【背景技术】
[0002]现有的交流信号过零检测电路种类繁多，其中利用光耦器件进行过零检测的电路得到广泛的应用。
[0003]现有光耦器件检测装置是用两个光耦构成，其检测方法是利用交流信号在接近过零点时光耦截止的特性实现过零点的检测。由于光耦的截止并不是严格对应交流信号的过零点，因此存在死区、过零不精确、误差大等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高精度三相交流信号正负过零检测装置，解决现有技术中光耦器件过零检测存在死区、过零不精确、误差大的技术问题，并且能够对三相交流信号的正负过零点进行检测。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的高精度三相交流信号正负过零检测装置所采用的技术方案为:
包括信号处理单元、连接于待检测三相交流电与信号处理单元之间的三组正负过零检测电路，待检测三相交流电中的任两项组合引出三组正负过零检测端，每一组正负过零检测端连接一组正负过零检测电路；
所述正负过零检测电路包括:第一光耦器件、第二光耦器件、第一非门、第二非门以及或非门；第一光耦器件的发光二极管与第二光耦器件的发光二极管反向并联后，连接于对应正负过零检测端之间；第一光耦器件的光敏三极管的集电极串联第一非门后，与信号处理单元的第一输入口连接，第一光耦器件的光敏三极管的发射极接地;第二光耦器件的光敏三极管的集电极串联第二非门后，与信号处理单元的第三输入口连接，第二光耦器件的光敏三极管的发射极接地;所述或非门的两个输入端分别与第一非门的输出端、第二非门的输出端连接，或非门的输出端与信号处理单元的第二输入口连接；
第一光耦器件的光敏三极管的集电极、第二光耦器件的光敏三极管的集电极还分别与电源VCC电连接；
所述信号处理单元根据第一输入口、第二输入口、第三输入口输出的电平信号检测正负过零点。
各所述正负过零检测端串联限流电阻后与对应正负过零检测电路连接。
[0006]所述第一光耦器件的光敏三极管的集电极、第二光耦器件的光敏三极管的集电极分别串联各自的上拉电阻后与电源VCC电连接。
[0007]本发明还提供了一种高精度三相交流信号正负过零检测方法，是采用上述高精度三相交流信号正负过零装置实现的，具体包括如下步骤: 步骤一:设:
第一组正负过零检测电路的第一光耦器件的发光二极管的阳极与待检测三相交流电的U端连接，阴极与待检测三相交流电的V端连接;对应的，第一光耦器件的光敏三极管集电极输出的电信号记为:S1，第二光耦器件的光敏三极管集电极输出的电信号记为:S2;第一非门、或非门、第二非门输出的信号分别记为:P1、P2、P3;
第二组正负过零检测电路的第一光耦器件的发光二极管的阳极与待检测三相交流电的U端连接，阴极与待检测三相交流电的W端连接;对应的，第一光耦器件的光敏三极管集电极输出的电信号记为:S3，第二光耦器件的光敏三极管集电极输出的电信号记为:S4;第一非门、或非门、第二非门输出的信号分别记为:P4、P5、P6;
第三组正负过零检测电路的第一光耦器件的发光二极管的阳极与待检测三相交流电的V端连接，阴极与待检测三相交流电的W端连接;对应的，第一光耦器件的光敏三极管集电极输出的电信号记为:S5，第二光親器件的光敏三极管集电极输出的电信号记为:S6;第一非门、或非门、第二非门输出的信号分别记为:P7、P8、P9;
步骤二:定义如下标志；1^1381、;1^1382、;1^1383、;1^1384、;1^1385、;1^1386，并条件赋值如下:
(1)SI上升沿时，设置f Iagl=I，flag2=0;
S2上升沿时，设置f Iagl=O，f lag2=l ；
(2)33上升沿时，设置^&83=141&84=0;
S4上升沿时，设置f lag3=0，f lag4=l ；
(3)35上升沿时，设置^&85=141&86=0;
S6上升沿时，设置f lag5=0，f lag6=l ；
步骤三:信号处理单元对方波信号P2、P5、P8的脉冲宽度进行测量，计数值分别为N1、N2、N3;
步骤四:根据(Nl)/2时，flagl、flag2的值，判断UV端的正负过零点，具体如下:
(1)若行&81=141&82=0，则通过其1/0输出口1输出窄脉冲01，01对应交流信号1]、￥的负向过零点；
(2)若行&81=041&82=1，则通过其1/0输出口2输出窄脉冲02，02对应交流信号1]、￥的正向过零点；
步骤五:根据(N2)/2时，flag3、flag4的值，判断UW端的正负过零点，具体如下:
(1)若行&83=141&84=0，则通过其1/0输出口3输出窄脉冲03，03对应交流信号1]、1的负向过零点；
(2)若行&83=041&84=1，则通过其1/0输出口4输出窄脉冲04，04对应交流信号1]、￥的正向过零点；
步骤六:根据(N2)/2时，flag5、flag6的值，判断VW端的正负过零点，具体如下:
(1)若行&85=141&86=0，则通过其1/0输出口5输出窄脉冲05，05对应交流信号￥、1的负向过零点；
(2)若flag5=0，flag6=l，则通过其I/O输出口6输出窄脉冲Q6，Q6对应交流信号V、W的正向过零点。
[0008]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果:结构简单、稳定可靠，使用方便，具有较强的抗干扰能力。
【附图说明】
[0009]图1是本发明提供的高精度三相交流信号正负过零检测装置的电路图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0011]如图1所示，高精度三相交流信号正负过零检测装置，包括信号处理单元和三组正负过零检测电路。优选的，信号处理单元的型号为:EPM240GT100C5。为了对三相交流信号U、V、W中的任两相间的正负过零点进行检测，分别引出UV、UW、VW三个正负过零检测端，与三组正负过零检测电路——对应连接，具体连接关系如下:
对于第一组正负过零检测电路:
第一光耦器件Ul的发光二极管的阳极串联限流电阻R1、R2后与待检测三相交流信号的U端连接，阴极与待检测三相交流信号的V端连接。第一光耦器件Ul的光敏三极管的集电极串联上拉电阻R3后与电源VCC连接，串联第一非门Gl后接入信号处理单元的I/O输入口 I，第一光耦器件Ul的光敏三极管的发射极接地。
[0012]第二光耦器件U2的发光二极管的阳极与待检测三相交流信号的V端连接，阴极与第一光耦器件Ul的发光二极管的阳极连接。第二光耦器件U2的光敏三极管的集电极串联上拉电阻R4后与电源VCC连接，串联第二非门G2后接入信号处理单元的I/O输入口 3，第二光耦器件U2的光敏三极管的发射极接地。
[0013]或非门Xl的输入端分别连接第一非门Gl的输出端、第二非门G2的输出端，或非门Xl的输出端与信号处理单元的I/o输入口 2连接。
[0014]当三相交流信号的U-V端波形输出正半周时，第一光耦器件Ul的发光二极管导通并发光，第一光耦器件Ul的光敏三极管导通，输出低电平，经第一非门Gl取反后，输出高电平；同时第二光耦器件U2的发光二极管截止，第二光耦器件U2的光敏三极管截止，输出高电平，经第二非门G2取反后，输出低电平，此时，或非门Xl输出低电平。当三相交流信号的U-V端波形输出负半周时，第二光耦器件U2的发光二极管导通并发光，第二光耦器件U2的光敏三极管导通，输出低电平，经第二非门G2取反后，输出高电平；同时第一光耦器件Ul的发光二极管截止，第一光親器件Ul的光敏三极管截止，输出高电平，经第一非门Gl取反后，输出低电平，此时，或非门Xl输出低电平。
[0015]第二组正负过零检测电路、第三组正负过零检测电路的电路结构均与第一组正负过零检测电路相同。
[0016]对于第二组正负过零检测电路:
第一光耦器件U3的发光二极管的阳极串联限流电阻R5、R6后与待检测三相交流信号的U端连接，阴极与待检测三相交流信号的W端连接。第一光耦器件U3的光敏三极管的集电极串联上拉电阻R7后与电源VCC连接，串联第一非门G3后接入信号处理单元的I/O输入口4，第一光耦器件U3的光敏三极管的发射极接地。
[0017]第二光耦器件U4的发光二极管的阳极与待检测三相交流信号的V端连接，阴极与第一光耦器件U3的发光二极管的阳极连接。第二光耦器件U4的光敏三极管的集电极串联上拉电阻R8后与电源VCC连接，串联第二非门G4后接入信号处理单元的I/O输入口 6，第二光耦器件U4的光敏三极管的发射极接地。
[0018]或非门X2的输入端分别连接第一非门G3的输出端、第二非门G4的输出端，或非门X2的输出端与信号处理单元的I/O输入口 5连接。
[0019]当三相交流信号的U-W端波形输出正半周时，第一光耦器件U3的发光二极管导通并发光，第一光親器件U3的光敏三极管导通，输出低电平，经第一非门G3取反后，输出高电平；同时第二光耦器件U4的发光二极管截止，第二光耦器件U4的光敏三极管截止，输出高电平，经第二非门G4取反后，输出低电平，此时，或非门X2输出低电平。当三相交流信号的U-W端波形输出负半周时，第二光耦器件U4的发光二极管导通并发光，第二光耦器件U4的光敏三极管导通，输出低电平，经第二非门G4取反后，输出高电平；同时第一光耦器件U3的发光二极管截止，第一光耦器件U3的光敏三极管截止，输出高电平，经第一非门G3取反后，输出低电平，此时，或非门X2输出低电平。
[0020]同样的，对于第三组正负过零检测电路:
第一光耦器件U5的发光二极管的阳极串联限流电阻R9、R10后与待检测三相交流