一种双向智能电表电路制造技术

本发明专利技术公开了一种双向智能电表电路，包括火线L1、L2、零线N，开关单元、电流传感器、辅助电源单元，采集单元，处理器单元，通信和显示单元，所述L1和N组成接线端口1，所述L2和N组成接线端口2，辅助供电单元分别通过V

【技术实现步骤摘要】
一种双向智能电表电路


[0001]本专利技术涉及电表
，尤其是涉及一种双向智能电表电路。

技术介绍

[0002]随着智能光伏电网系统、电动车智能充电站等逐步推广，具备检测记录、通信、负载切换控制等功能的智能电表也在行业上逐步出现。但市面上的多数的智能电表存在以下不足点：
[0003]1、市面上大多数智能电表在控制其内部的切换开关继电器闭合或者断开负载的时候，没有捕捉正弦交流电相位(过零点)来动作器内部的切换开关，若某次继电器是正弦市电的波峰处闭合，由于继电器触点两端的压差较大，且闭合瞬间负载会抽取较大的电流，继电器内部的触点在完全接触前容易击穿空气拉弧使得继电器的接触点金属熔化粘连，使得继电器失效，无法实现开关切换功能。
[0004]2、市面上大多数智能电表智能单向流通，即只能在电网有电情况下工作切换开关且只能计量从电网往设备供电的情况，无法在只有设备(如光伏逆变器)有电的情况下工作切换开关和计量从逆变器往电网供电的情况。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种双向智能电表电路，可靠性高，避免由于电网干扰等导致处理器单元误判发出误动作，保证处理器单元对交流电压过零点的正确捕捉，有效提高了可靠性和正确性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种双向智能电表电路，包括火线L1、L2、零线N，开关单元、电流传感器、辅助电源单元，采集单元，处理器单元，通信和显示单元，所述L1和N组成接线端口1，所述L2和N组成接线端口2，辅助供电单元分别通过V
AC
和接线端口1、通过V
BC
和接线端口2连接，所述辅助供电单元依次为采集单元、处理器单元、通信和显示单元、电流传感器单元、开关单元供电，所述电流传感器输出电压V
DE，
所述采集单元采集V
AC
、V
BC
、V
DE
,经过信号处理后传输给处理器单元，处理器单元通过分析输送进来的信号判断此时输入电压、电流的状态，并最终发出控制指令控制开关单元的断开或者导通。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述通信和显示单元是智能电表的对外交互通道，用于显示通过电表的L、N线的电压、电流、功率，同时通过有线、无线WIFI、蓝牙等方式与终端用户或者总机交互信息。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述辅助电源单元包括二极管D1、二极管D2、滤波电容E1、AC
‑
DC隔离电源模块和DC
‑
DC电源模块，所述二极管D1和滤波电容E1,二极管D2和滤波电容E1分别各组成一个半波整流滤波单元，两个所述半波整流滤波单元依次与端口1、端口2连接，将交流输入电压V
AC
或V
BC
整流滤波成直流电压V
FC
，所述V
FC
通过AC
‑
DC隔离电源变压输出两路+12V和+5V的直流电压，+5V通过DC
‑
DC电源电路变压输出两路+3.3V和+1.625V的直流电压，辅助单元输出的上述直流电压供开关单元、电流传感器、采集单元、处理器单
元、通信和显示单元使用。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述采集单元包括与处理器单元连接的电压采样处理模块和电流采样处理模块，所述电压采样处理模块包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，滤波电容C1、C2，运算放大器1A，比较器1B，以端口1作为输入为例，所述R1,R2,R3,R4和运算放大器1A组合形成差分比例放大电路，所述比较器1B和电阻R6,R7,R8组成滞回比较器电路，所述处理器单元包括DSP模块、Tri模块，所述DSP模块与差分比例放大电路输出端连接，所述Tri模块与滞回比较器电路输出端连接。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述差分比例放大电路输入端分别与端口1、+1.625V连接，所述差分比例放大电路输出0V～3.3V范围的电压，差分比例放大电路通过电阻R5和滤波电容C1将信号输送给处理器单元的DSP模块转换成数字信号，所述差分比例放大电路的输出端连接滞回比较器电路的
“‑”
端，滞回比较器电路的“+”端与+1.625V连接，当
“‑”
端电压大于+1.624V时，所述滞回比较器电路输出由高电平翻转为低电平，当
“‑”
端电压小于+1.621V时，滞回比较器电路由低电平翻转为高电平，所述滞回比较器电路通过电阻R9和电容C2滤波处理后输送到处理器单元的Tri模块，处理器单元的DSP模块通过判断Tri模块的触发信号并结合端口1电压采样的波形包络进行双重判定，是否触发闭合或者断开开关单元的控制信号。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述电流采样处理模块包括电阻R10、R11、R12、R13、R14，滤波电容C3和运算放大器2A，所述R11,R12,R13,R14和运算放大器2A组合成另一个差分比例放大电路，该所述差分比例放大电路
“‑”
端与电流传感器连接，该所述差分比例放大电路“+”端与+1.625V连接，将电流传感器转换后的电压等比例放大处理，该所述差分比例放大电路通过电阻R10和电容C3输送到处理器单元进行电流采样，经过DSP模块数模转换处理，通过处理器单元判定该处理后的电压信号大小、相位，且结合端口1电压采样的大小、相位，计算出通过电路电表的瞬时功率、哪端为输入端、累计的用电量的信息。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述开关单元包括SCR驱动电路1，SCR驱动电路2，SCR晶体管Q1和SCR晶体管Q2，电磁继电器RL1,二极管D3，三极管Q3，电阻R15，R16，所述SCR驱动电路1，SCR驱动电路2依次与端口1和端口2连接，所述辅助电源单元通过三极管Q3与开关单元连接，电磁继电器RL1设于L1和L2连接处，以端口1作为输入端为例，当处理器单元分析后需要闭合开关单元后，发出DR_Q2、RL_ON高电平，DR_Q2经过SCR驱动电路2隔离变压后驱动Q2导通，导通后L线电流流经Q2，继电器AB两点电压降低至约0V，RL_ON信号经过R16,R15分压和限流后驱动开通三极管Q3，继电器RL1的线圈储能吸合接触点4和3，继电器闭合达到AB两点完全联通的状态，导通后L线电流基本都流经RL1继电器，当处理器单元分析后需要断开开关单元后，发出DR_Q2、RL_ON为低电平，Q1和继电器RL1同时在交流电压过零点断开，断开瞬间续流二极管D3将继电器线圈内的电流续流消耗，保护开关三极管Q3。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，以SCR驱动电路2为例，所述SCR驱动电路2包括电阻R17、R18、R19，二极管D4、D5、D6，开关三极管Q4，隔离变压器T1，滤波电容C4，所述DR_Q1信号经过R17,R18电阻分压限流后驱动开通三极管Q4，+12V经过变压器T1变压后经过二极管D5和R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向智能电表电路，其特征在于：包括火线L1、L2、零线N，开关单元、电流传感器、辅助电源单元，采集单元，处理器单元，通信和显示单元，所述L1和N组成接线端口1，所述L2和N组成接线端口2，辅助供电单元分别通过V
AC
和接线端口1、通过V
BC
和接线端口2连接，所述辅助供电单元依次为采集单元、处理器单元、通信和显示单元、电流传感器单元、开关单元供电，所述电流传感器输出电压V
DE，
所述采集单元采集V
AC
、V
BC
、V
DE
,经过信号处理后传输给处理器单元，处理器单元通过分析输送进来的信号判断此时输入电压、电流的状态，并最终发出控制指令控制开关单元的断开或者导通。2.根据权利要求1所述的一种双向智能电表电路，其特征在于：所述通信和显示单元是智能电表的对外交互通道，用于显示通过电表的L、N线的电压、电流、功率，同时通过有线、无线WIFI、蓝牙等方式与终端用户或者总机交互信息。3.根据权利要求1所述的一种双向智能电表电路，其特征在于：所述辅助电源单元包括二极管D1、二极管D2、滤波电容E1、AC
‑
DC隔离电源模块和DC
‑
DC电源模块，所述二极管D1和滤波电容E1,二极管D2和滤波电容E1分别各组成一个半波整流滤波单元，两个所述半波整流滤波单元依次与端口1、端口2连接，将交流输入电压V
AC
或V
BC
整流滤波成直流电压V
FC
，所述V
FC
通过AC
‑
DC隔离电源变压输出两路+12V和+5V的直流电压，+5V通过DC
‑
DC电源电路变压输出两路+3.3V和+1.625V的直流电压，辅助单元输出的上述直流电压供开关单元、电流传感器、采集单元、处理器单元、通信和显示单元使用。4.根据权利要求3所述的一种双向智能电表电路，其特征在于：所述采集单元包括与处理器单元连接的电压采样处理模块和电流采样处理模块，所述电压采样处理模块包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，滤波电容C1、C2，运算放大器1A，比较器1B，以端口1作为输入为例，所述R1,R2,R3,R4和运算放大器1A组合形成差分比例放大电路，所述比较器1B和电阻R6,R7,R8组成滞回比较器电路，所述处理器单元包括DSP模块、Tri模块，所述DSP模块与差分比例放大电路输出端连接，所述Tri模块与滞回比较器电路输出端连接。5.根据权利要求4所述的一种双向智能电表电路，其特征在于：所述差分比例放大电路输入端分别与端口1、+1.625V连接，所述差分比例放大电路输出0V～3.3V范围的电压，差分比例放大电路通过电阻R5和滤波电容C1将信号输送给处理器单元的DSP模块转换成数字信号，所述差分比例放大电路的输出端连接滞回比较器电路的
“‑”
端，滞回比较器电路的“+”...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴长华，伍晓健，莫嘉良，杨永宏，
申请(专利权)人：美世乐广东新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：