摘要：在不改變某型導彈地面電源原有硬件的情況下，通過研制的轉接電纜和轉控機箱與地面電源連接，依托以PC104為核心的在線測試儀，實現(xiàn)了某型導彈地面電源相序的在線測試與監(jiān)控，從而完成對故障部件和系統(tǒng)進行實時診斷、實施故障報警、應急處理等。三相異步電機因其旋轉方向與三相電源的相序有關，當三相電源的相序因某種原因出現(xiàn)錯誤時，有可能導致彈載儀器和地面測發(fā)控設備的損壞。為了防止三相電源相序因某種原因接反，本文介紹基于相序檢測和缺相檢測的相序保護電路與相序自動矯正電路。
關鍵詞：PC104：相序檢測；缺相檢測；相序自動矯正
在電子、電力、儀表和自動控制等設備中，往往需要檢測判斷三相交流電源的相序以及是否缺相。如果產生缺相或者是相序有誤的時候就要及時形成保護。特別是對于只允許單向旋轉的設備而言，如果相序有誤可能造成其旋轉件損壞，如載入電梯因相序的改變，使運行方向與預定方向相反，可能危及人身安全，這時就有必要采取措施進行相序檢測和缺相保護。
三相交流電源的相序檢測在工農業(yè)生產中也具有重要意義。在許多場合下，是不允許出現(xiàn)逆向相序的，如水泵電機，大型空調器用非往復式壓縮機和風機，移動供配電裝置等。偶爾出現(xiàn)的逆向相序，將導致事故的發(fā)生。為此，設計相序檢測報警電路和相序檢測自動校正電路很有必要。
1 相序檢測和缺相保護
早期的相序、缺相檢測電路主要依靠簡單的電容、電阻等硬件電路來完成，其檢測速度較慢，與數(shù)字電路的快速發(fā)展是極不相稱。為此本文以三路交流信號的相位檢測為例，一方面設計了基于相序指示器的三相電源相序檢測電路；另一方面采用相序檢測極速算法，將采樣的三路交流信號通過特定的算法，推算出待測相序是否與參考相序相一致，從而給出相序判定信號。
1．1 基于雙極型晶體管的相序檢測電路
其工作原理是：如圖1所示，因三相電源的A相和B相分別接至a和b兩端時，晶體管VBG截止，所以電壓繼電器KV不動作；當三相電源相序接反時，即三相電源的A相接至a端，而C相接至b端，此時晶體管VBC導通，電壓繼電器KV吸合動作。
該電路中，電壓繼電器可選用上海無線電八廠的JZC-221FB(HB4130)或JZC-22FB(HG4123)或4088等超小型中功率繼電器，線圈吸引電壓額定值為6 V(DC)，觸點負載220V(AC)3 A。[!--empirenews.page--]
1．2 基于相序檢測極速算法的檢測電路
不妨假定三相交流信號的數(shù)學表達式為(參考相序A、B、C，待測相序a、b、c)：
由上述推導可以得出，當W(t，φ)對時間t的偏導為0時，相序檢測為正序，即待測相序與參考相序一致。反之，相序為逆序時，如將a、c互換，同樣利用上述方法構造W(t，φ)函數(shù)，有
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從上面推導容易得出為相序一致的充要條件。對其充要條件進行離散化，以便在計算機上實現(xiàn)相序的檢測。離散化形式為：△W(t，φ)=0，即W(tk+1，φ)=W(tk，φ)。若W(tk+1，φ)=W(tk，φ)，則兩者相序一致；反之，則為逆序，需要校正。其計算機程序流程圖如圖2所示。
在實際運行過程中，如果忽略程序的運行時間，則從一開始到給出相序判別信號，整個執(zhí)行過程的時間就是采樣周期的長度，一般為T／12，而實際的采樣周期比T／12小得多，可以做到T／12 000，甚至更小。所以，該算法為極速檢測相序奠定了堅實的理論基礎，使相序檢測的速度提高了近百倍。但實際運用中應兼具速度與效果兩項指標。
為進一步增強運行的可靠性，有時還可以用作為判別條件，但速度隨著N的增大而減慢，N可根據具體情況確定。
2 相序檢測報警電路
相序檢測報警電路的采樣信號是完全脫離信號設備的，當本報警器發(fā)生故障時，不影響電源的正常使用。電路結構如圖3所示，它由電容、電阻、發(fā)光二極管組成。A、B、C分別接在三相電能表電源變壓器的二次側，三相電源經三組變壓器后保持相序不變，線電壓降為約20 V交流電壓。[!--empirenews.page--]
該電路的工作原理是：當A、B、C按正確的相序接入電源時，1、2節(jié)點之間的電壓很小，不能點亮LED燈；當A、B、C與電源相序接錯時，1、2節(jié)點之間的電壓將增大至一定幅度，點亮LED報警。電路中發(fā)光二極管LED串聯(lián)電阻RL構成逆相序指示電路，它作為逆相序檢測部分的負載，在分析時可將其斷開，列出圖3所示的等效電路：對節(jié)點1、2之間電壓變化進行理論分析。
3 相序檢測校正
根據前面分析，相序檢測為逆序時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，其相序自動矯正電路如圖4所示，其工作原理是：首先合上刀開關OS，則控制變壓器T1的初級回路通電，它將220VAC變成110 VAC。提供電控部分各交流接觸器線包工作所需電源，此時交流接觸器KM吸合，其主觸頭KM閉合，負載啟動運轉。當三相電源的A、B相分別接至相序指示器的a和b兩端、零線接至d端時，相序指示器中晶體管VBG截止，所以電壓繼電器KV不動作，其常閉觸頭k1和k3閉合將負載電源接通，使其正常工作；當三相電源相序接反時，即三相電源的A相接至a端。而C相接至b端，此時晶體管VBG導通，電壓繼電器KV吸合動作，其常閉觸頭k1和k3斷開，常開觸頭k2和k4閉合，使負載的三相電源相序保持不變。
4 結束語
通過PC104為核心的在線測試儀，本文所述電路已成功應用于某型導彈地面電源故障檢測儀中。交-直-交逆變電源輸入為380 V+10％，輸出為200 V+10％，最大噪聲電壓為U2Noise=5 mV，系統(tǒng)的測試精度高于5％，針對部隊實際，有效地縮短了導彈的測發(fā)控流程。實踐表明，該電路效果良好，基本滿足測量要求。
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