不需零線的三相交流源相序檢測(cè)保護(hù)器集成電路TH221A

摘要：介紹了不需零線的三相交流電源相序檢測(cè)保護(hù)集成電路TH221A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引腳功能，設(shè)計(jì)特點(diǎn)和參數(shù)限制。給出了由兩只TH221A組成的三相二重逆變橋輸出的缺相和錯(cuò)相保護(hù)電路。

關(guān)鍵詞：TH221A 缺相保護(hù) 集成電路 相序檢測(cè)

自從1840年電磁感應(yīng)現(xiàn)象被人類發(fā)現(xiàn)以及交流發(fā)電機(jī)的發(fā)明，人類基本上都使用三相交流電。由于三相交流電彼此相位互差120°，因而在每一時(shí)刻三相電壓的瞬間值之和為零，所以交流輸出電及生產(chǎn)機(jī)械供電都采用三線制，但是若發(fā)生三相中一相斷線或接觸不良，便會(huì)產(chǎn)生缺相（又稱斷盯）的不正常狀態(tài)，三相交流缺一相長(zhǎng)期，輕則導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常，征則燒毀用電設(shè)備（如變壓器，三相電動(dòng)機(jī)等）， 正由于此，三相交流電缺相錯(cuò)相的保護(hù)一直是電力系統(tǒng)、供電系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。陜西高科電力電子有限責(zé)任公司生產(chǎn)的TH221A三相缺相錯(cuò)相保護(hù)器集成電路，一改傳統(tǒng)的應(yīng)用電流互感器檢測(cè)三相缺相的方法，從而把三相缺相的保護(hù)技術(shù)提高到了一個(gè)新的水平。

1 TH221A的引腳功能

交流三相電源厚膜相序保護(hù)器TH221A采用先進(jìn)SMT工藝制成。該保護(hù)器性能優(yōu)良、使用方便可靠、體積小并具有防潮、防腐等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能自動(dòng)檢測(cè)和指示三相電源是否錯(cuò)相或缺相，而不需要三相零線，其輸出可直接驅(qū)動(dòng)直接繼電器。當(dāng)三相缺相或相序不正常時(shí)，利用TH221A可及時(shí)的切斷電源以達(dá)到保護(hù)電源裝置的目的。

TH221A的引腳排列如圖1所示。它采用單列直插式標(biāo)準(zhǔn)17引腳封裝，各引腳的功能及用法說明見表1所列。

表1 TH221A的引腳說明

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

TH211A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。由圖可知，它內(nèi)部由取樣電路、相序邏輯鑒別電路、缺相判斷電路、功率放大電路四部分組成。TH221A與TH201不同的是：TH201采用的是相電壓，而TH221A則采用線電壓來進(jìn)行錯(cuò)相或缺相的判別。

2.1 取樣電路

取樣電路的作用是將引腳1、3、5引入的較高三相交流電壓降低為適合集成電路輸入鑒別的單相直流電壓。此直流電壓的大小不受輸入電壓波動(dòng)的影響，是國(guó)個(gè)穩(wěn)定且紋流很小的信號(hào)電壓。如果三相電壓中有一相或一相以上缺少為零時(shí)，取樣電路將輸出部分電壓為零的方波電壓或全部為零電壓，而這種輸出與三相正常時(shí)輸出的理想直流電壓完全不同。

2.2 相序邏輯鑒別電路

圖3所示是由兩個(gè)TH221A組成的三相二重橋逆變輸出的缺相和錯(cuò)相保護(hù)電路。該電路可通過TH221A將取樣電路輸出的信號(hào)進(jìn)行邏輯鑒別。若相序正確，則缺相判斷電路、功率電路和直流繼電器均不動(dòng)作。如果發(fā)生錯(cuò)相，則輸出信號(hào)經(jīng)功放電路放大后輸出低電平，從而使外接直接電路動(dòng)作，并按用戶的使用狀況封鎖脈沖或切斷電源裝置的供電。

2.3 缺相判斷電路

當(dāng)三相電源缺相時(shí)，取樣電路輸出的直流電壓將降為零電壓，以使缺相判斷電路工作，同時(shí)功放電路輸出低電平而使外接直流繼電器動(dòng)作，并按用戶的狀況關(guān)斷主電路或封鎖脈沖。

2.4 功率放大電路

該電路用于將相序邏輯鑒別電路和錯(cuò)相判斷電路輸出的故障信號(hào)進(jìn)行放大，以推動(dòng)外接繼電器工作。如無故障信號(hào)，則該部分電路不工作。

3 主要參數(shù)

TH221A主要電參數(shù)如下：

●繼電器工作電壓：最大24V；

●工作電源電壓范圍為：15～18V；

●輸入交流線電壓：直接接入時(shí)為30V，若串入750kΩ～1MΩ電阻則可接入380V;

●各引腳最大負(fù)載電流小于10mA；

●外形尺寸為：50mm×20mm×6mm。

4 應(yīng)用舉例

TH221A的上述特點(diǎn)使其可方便地用于三相缺相或錯(cuò)相保護(hù)電路中。圖3所示的交流電力回收裝置原理電路中的輸出為二重橋逆變輸出。為了防止某個(gè)逆變橋輸出缺相，圖中應(yīng)用了兩片TH221A進(jìn)行缺相或錯(cuò)相保護(hù)。實(shí)際上應(yīng)用一片TH221A集成電路并外接繼電器即可完成三相交流電的相序檢測(cè)，并可進(jìn)行缺相保護(hù)，所以它具有使用方便，成本低廉等特性，可以預(yù)見，TH221A的應(yīng)用前景將十分廣闊。