基于MCS－51單片機的斷相與相序保護系統的設計

1　引 言

斷相與相序保護是較大功率三相交流電動(dòng)機及不可逆轉傳動(dòng)設備中的交流電機起動(dòng)設備中不可缺少的部分，通常使用模擬的斷相與相序保護繼電器，隨著(zhù)數字技術(shù)，尤其是微計算機技術(shù)的發(fā)展，數字式斷相與相序保護技術(shù)就成為現實(shí)，它具有體積小、能耗低、準確可靠、便于計算機控制系統接口的優(yōu)點(diǎn)，并逐漸成為三相交流電動(dòng)機起動(dòng)保護的主流。

2　斷相與相序保護系統簡(jiǎn)介

2．1　三相交流電動(dòng)機控制系統　　

三相交流電動(dòng)機電源控制回路如圖2—1所示。按下QA按鈕，若電源A、B、C三相正常時(shí)，電動(dòng)機就能正常起動(dòng)工作；若三相電源中任何一相熔斷器開(kāi)路或供電電源與原認定相序錯相時(shí)，控制系統發(fā)出報警信號，切除CJ主回路電源，三相交流電動(dòng)機不能起動(dòng)，從而達到保護設備的目的。

2．2　數字式斷相與相序保護技術(shù)的原理

如圖2—2所示電路，三相交流電源A、B、C經(jīng)降壓模塊處理后輸出三相交流電A′、B′、C′，分別經(jīng)過(guò)三組比較器后，在輸出端a、b、c三點(diǎn)可以得到對圖2—3所示，同一時(shí)刻讀取a、b、c三點(diǎn)的狀態(tài)，就可獲得一組數據；同樣，把三組交流電源A、B、C作各種不同狀態(tài)組合，同時(shí)讀取各點(diǎn)的狀態(tài)，也能得到一組組編碼，把這些編碼列成表如表2—1所示。通過(guò)上述的分析過(guò)程，對各種狀態(tài)下的編碼進(jìn)行組合、比較，可以發(fā)現它們之間的規律：相序正常（為ABC）時(shí)，編碼110011101重復出現；錯相時(shí)，編碼為110101011；若斷相時(shí)，既不能得到110011101的編碼，也不能得到 110101011的編碼，這就為我們正確處理斷相與錯相提供了理論依據，因此用數字電路可以很方便地來(lái)實(shí)現這一功能。

2．3　電路實(shí)現及工作過(guò)程

a．由于整個(gè)系統結構比較簡(jiǎn)單，因此本系統在8031單片機最小應用系統的基礎上增加信號處理這部分電路（如圖2—2所示電路）實(shí)現的，若應用中還有其它功能，可以很方便地加以擴展。

b．工作過(guò)程：

上電工作時(shí)，首先進(jìn)行初始化，CPU響應中斷后，對244進(jìn)行采樣，每隔3．3 ms讀一次數據，讀到110時(shí)，放入指定內存，再連續讀入二次數據，CPU把這三次采樣到的數據與標準編碼110011101和110101011進(jìn)行比較，采樣到的數據與編碼110101011相符時(shí)，此時(shí)三相電源一定錯相，若與上述兩種標準編碼都不相符時(shí)是斷相，對這兩種情況的處理，CPU發(fā)出報警信號，切斷主回路電源，電機不能起動(dòng)。若采樣到的數據與編碼110011101相一致時(shí)，說(shuō)明三相電源正常，CPU發(fā)出接通信號，電機起動(dòng)；當電機正常起動(dòng)后，可以根據實(shí)際情況重新設定采樣時(shí)間，CPU可以按設定時(shí)間或者3．3 ms重復進(jìn)行采樣、判斷，防止工作過(guò)程中的斷相與錯相，達到準確、可靠地保護設備的目的。

3　結束語(yǔ)

本文介紹的數字式斷相與相序保護技術(shù)原理簡(jiǎn)單，實(shí)用性強，很容易地與其它數字控制系統連接使用，我們用此方案成功地完成了微型計算機控制的軟起動(dòng)器的斷相與相序保護，取得了滿(mǎn)意的效果。