電子式電能表直流供電電源的製作方法
2023-05-04 20:20:21 1
專利名稱：電子式電能表直流供電電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種交流功率輸入轉變為直流功率輸出的電源裝置。
隨著科學技術的發展，國內外開始研製、開發新一代全電子式電動計量儀表—電子式電度表，電子式電度表以長壽命、寬負載、高精度、多功能、低功耗的優良技術特點，將會逐漸取代陳舊的電磁機械感應式的電度表。為了保證電子式電能表能在最佳的狀態下長期可靠地工作，因此需要與之配套的互感式直流供電電源裝置。目前在國內外市場上還未曾見到專為電子式電能表設計的直流供電電源。
本實用新型的目的是提供一種電子式電能表直流供電電源，該裝置能使電子式電能表長期有效地處於最佳工作狀態，能保證電度表三相中某一相或二相缺相或相壓下降的情況下也能測量和記錄用戶使用電能。
本實用新型的要點是，本電源中在採用互感式直流電源的基礎上設置了用於缺相或降壓檢測的缺相檢測器、鑑相器，用相壓比較法作為缺相轉換控制信號，還採用換相驅動電路，自動切換供電相線，以保證電度表在一相或二相有電時，仍能正常工作。
以下結合附圖進行詳細說明。
圖1為本實用新型的工作原理框圖圖2為換相驅動器電路圖圖3為缺相檢測器電路圖圖4為鑑相器電路圖圖5為三相三線表用的互感式直流電源圖6為本實用新型的電路總圖如圖1、圖2、圖3、圖6所示，這種電子式電能表直流供電電源，包括有電源輸入端A、B、C及輸入零線端N、三相四線表用的互感式直流電源、缺相檢測器、換相驅動電路，該互感式直流電源將交流電經互感、整流、穩壓後在電源輸出端正極V+、電源輸出端負極V-上提供一組±5V直流電源，所述缺相檢測器是接所述電源輸入端中的任一端並經電阻R7後分兩路，一路經分壓電阻R8接所述輸入零線端N，另一路經二極體D7、P點向所述換相驅動電路輸出缺相信號，所述換相驅動電路是接所述電源輸入端中的另兩端的一端並經隔直電容C1後分為兩路，一路經二極體D2、電阻R1、繼電器J的線圈接到所述輸入零線端N上，另一路經二極體D1、電阻R2後又分為兩路，一路接電晶體BG1的集電極，該電晶體BG1的發射極接所述輸入零線端N，另一路接電阻R3後又分為三路，一路接所述電晶體BG1的基極，另一路經電阻R4接所述輸入零線端N，再一路接電晶體BG2的集電極，該電晶體BG2的發射極接所述輸入零線端N，上述P點經二極體D3、電阻R5接所述電晶體BG2的基極，在所述繼電器J的線圈兩端接電容C2，所述電晶體BG2的集電極、發射極接電容C3，所述繼電器J的開關JK接在上述三相四線表用的互感器H的主邊的一端上，該主邊的另一端與所述輸入零線端N相接，所述繼電器J的開關JK的常閉觸點接與所述缺相檢測器相接的電源輸入端上，其常開觸點接與所述換相驅動電路相接的電源輸入端上。
如圖2、圖3、圖6所示，所述缺相檢測器、換相驅動電路為兩組。與所述兩個缺相檢測器相接的電源輸入端分別為A端、B端，其兩個輸出缺相信號的輸出點P分別為PA、PB點，與所述兩個換相驅動電路相接的電源輸入端分別為C端、B端，其中從PA、PB點向所述的與電源輸入端C相接的換相驅動電路輸入缺相信號，PA點還向所述的與電源輸入端B相接的換相驅動電路輸入缺相信號，所述兩個換相驅動電路的繼電器分別為JA、JB，其開關為JAK、JBK，使用時，所述三相四線用的互感式直流電源的互感器H的主邊可以和上述開關中的任意一個開關相接。如圖6所示，所述三相四線用的互感式直流電源的互感器H的主邊和所述繼電器JA的開關JAK相接，所述開關JAK的常開觸點接電源輸入端C，常閉觸點與繼電器JB的開關JBK的2號腳連接，所述繼電器JB的開關JKB的常閉觸點所接的電源輸入端為A端，常開觸點接電源輸入端B。如圖6所示，兩組缺相檢測器、換相驅動電路所採用的電器元件都是一樣的，並在其中一組電路中的電器元件符號上都加「，」，從PA點可以向兩組換相驅動電路輸入缺相信號，其中一路所經的二極體D3電阻R5的符號上都加「，，」。
如圖6所示，所述輸入零線端N與所述三相四線表用的互感式直流電源的輸出電源的參考零點V0相連接。
如圖4、圖6所示，在該電源中還包括一個三相三線表用的互感式直流電源和鑑相器，所述電源輸入端B作為公共端與直流低壓的地線V0相接。鑑相器是接所述電源輸入端C並經電阻R11、二極體D11後分兩路，一種經電阻R14、g點接電晶體BG11的基極，另一路經電阻R13、繼電器J3的線圈後接所述電晶體BG11的集電極，該電晶體BG11的發射極接所述電源輸入端B，並且在該鑑相器中還從所述電源輸入端A引線經電阻R12、二極體D12後分兩路，一路經電容C12接所述電源輸入端B，另一路經電阻R15，所述g點與所述電晶體BG11的基極相接，在所述g點到所述電源輸入端B之間設有保護穩壓管D13，在所述電阻R13的兩端上分別連接電容C11、C13，所述電容C11、C13的另一端都與所述電源輸入端B相接，所述繼電器J3的開關J3K接在上述三相三線表用的互感器H′的主邊的一端上，該主邊的另一端與所述的作為公共端的電源輸入端B相接，所述繼電器的開關J3K的常閉觸點接所述電源輸入端A，常開觸點接所述電源輸入端C。
本電源中三相四線表用的互感式直流電源和三相三線表用的互感式直流電源所用的電器元件都相同，在三相三線表用的互感式直流電源中所用的電器元件符號上都加「，」。
本實用新型的工作原理如圖1所示，三相市電輸入本裝置中，通過缺相檢測器、鑑相器對交流三相電源的相壓與缺相進行檢測、比較，並向換相驅動電路輸入缺相轉換控制信號，選擇一路相壓穩定的相線為供電電源，在互感式直流電源中，經互感、整流、穩壓後向電錶提供一組±5V直流電源。在電能表正常地進行測量和記錄工作狀態下能自動向後備電池充電，以備電錶在無電情況下(包括存效)仍能計時及保留計度數據，在電力恢復供電後不會損失數據。
本電源在和三相四線表組裝使用時，如圖6所示，以繼電器JA的開關JAK接在互感器H的主邊上為例。其開關JAK的常閉觸點接電源輸入端A，常開觸點接電源輸入端C。如圖3所示，當輸入端A有電時，PA為大於1.4V的高電位電壓，改變電阻R8的電阻值的大小，可以調整PA點的電位值，使之在電網電壓下降20％時，PA電壓小到不能驅動換相驅動器中的電晶體BG2導通。如圖6所示，從PA可以向換相驅動電路輸入缺相控制信號，當PA是OV電壓(缺相)時，電晶體BG2′載止，電晶體BG′1導通，交流電從電源輸入端B通過二極體D1′、D2′二路與零線N接成回流迴路，繼電器JB吸合，其開關JKB從常閉觸點打到常開觸點，使B相線接通，達到換相線的目的。當PA為高電壓(大於1.4V)時，電晶體BG2′導通，電晶體BG1′截止，則交流電流在二極體D1′那一路不能產生大電流迴路，繼電器JB不工作。這時換相驅動器的整個電路所需電流極小。
本電源在和三相三線表組裝使用時，如圖4、圖5、圖6所示，把B相看作公共端，則在電源輸入端C、A二相中都有電壓時或相壓差不大於40％時，電晶體BG1基極即g點電壓為0V，不換相。當A相缺損時，g點為高電壓，產生換相動作，繼電器J3的開關J3A從常閉觸點打到常開觸點，斷掉A相，接通C相。當C相缺相時，g點為負電壓，保護二極體D3是一個3V穩壓管，可以保護電晶體BG11，在A、C任一路缺相時不會損壞三極體BG11，調整電阻R4、R5的比值，可以調整二相40％的相壓差。
如圖5所示，三相三線表用的互感式直流電源，其與傳統電源主要差別是B相作為公共端連接直流低壓的地線V0′。±5V電源向後備電池充電，當電錶貯藏或電網停電時，電池向電錶的內存和計時器供電，以確保數據不丟失。
本電源的技術性能參數如下輸入交流電壓為100VAC20％；220VAC20％；380VAC20％。輸出直流電壓為+5V；-5V。直流電壓紋波小於±20mv。直流負載能力0.5VA。
綜上所述，本裝置具有以下幾個特點(1)可以保證電度表在只要有一相或二相有電時仍能正常工作。(2)本電源組裝在電錶中，可使電錶處在三相電壓正常時功率損耗最小，從而達到低功耗的目的。同時也提高了電錶的抗幹擾能力和計量精確度。(3)本電源的電路具有三相動力線電壓波動範圍達±20％仍能可靠工作的特點。(4)在本電源中±5V輸出電源的參考零點與其輸入端參考零點相連接以提高計量精確度。本電源可組裝在三相四線表和三相三線電錶中。
權利要求1.一種電子式電能表直流供電電源，包括有電源輸入端(A、B、C)及輸入零線端(N)、三相四線表用的互感式直流電源、缺相檢測器、換相驅動電路，該互感式直流電源將交流電經互感、整流、穩壓後在電源輸出端正極(V+)、電源輸出端負極(V-)上提供一組±5V直流電源，其特徵在於所述缺相檢測器是接所述電源輸入端中的任一端並經電阻R7後分兩路，一路經分壓電阻R8接所述輸入零線端(N)，另一路經二極體D7、P點向所述換相驅動電路輸出缺相信號，所述換相驅動電路是接所述電源輸入端中的另兩端的一端並經隔直電容C1後分為兩路，一路經二極體D2、電阻R1、繼電器J的線圈接到所述輸入零線端N上，另一路經二極體D1、電阻R2後又分為兩路，一路接電晶體BG1的集電極，該電晶體BG1的發射極接所述輸入零線端(N)，另一路接電阻R3後又分為三路，一路接所述電晶體BG1的基極，另一路經電阻R4接所述輸入零線端(N)，再一路接電晶體BG2的集電極，該電晶體BG2的發射極接所述輸入零線端(N)，上述P點經二極體D3、電阻R5接所述電晶體BG2的基極，在所述繼電器J的線圈兩端接電容C2，所述電晶體BG2的集電極、發射極接電容C3，所述繼電器J的開關JK接在上述三相四線表用的互感器H的主邊的一端上，該主邊的另一端與所述輸入零線端(N)相接，所述繼電器J的開關JK的常閉觸點接與所述缺相檢測器相接的電源輸入端上，其常開觸點接與所述換相驅動電路相接的電源輸入端上。
2.根據權利要求1所述電子式電能直流供電電源，其特徵在於所述缺相檢測器、換相驅動電路為兩組。
3.根據權利要求1或2所述電子式電能直流供電電源，其特徵在於所述輸入零線端(N)與所述三相四線表用的互感式直流電源的輸出電源的參考零點(V0)相連接。
4.根據權利要求3所述電子式電能直流供電電源，其特徵在於在該電源中還包括一個三相三線表用的互感式直流電源和鑑相器，所述電源輸入端(B)作為公共端與直流低壓的地線(V0′)相接。鑑相器是接所述電源輸入端(C)並經電阻R11、二極體D11後分兩路，一種經電阻R14、g點接電晶體BG11的基極，另一路經電阻R13、繼電器J3的線圈後接所述電晶體BG11的集電極，該電晶體BG11的發射極接所述電源輸入端(B)，並且在該鑑相器中還從所述電源輸入端A引線經電阻R12、二極體D12後分兩路，一路經電容C12接所述電源輸入端(B)，另一路經電阻R15、所述g點與所述電晶體BG11的基極相接，在所述g點到所述電源輸入端(B)之間設有保護穩壓管D13，在所述電阻R13的兩端上分別連接電容C11、C13，所述電容C11、C13的另一端都與所述電源輸入端(B)相接，所述繼電器J3的開關J3K接在上述三相三線表用的互感器H′的主邊的一端上，該主邊的另一端與所述的作為公共端的電源輸入端(B)相接，所述繼電器的開關J3K的常閉觸點接所述電源輸入端(A)，常開觸點接所述電源輸入端(C)。
專利摘要本實用新型涉及一種交流功率輸入轉變為直流功率輸出的電源裝置。本電源中在採用互感式直流電源的基礎上設置了由電阻R
文檔編號H02M7/02GK2221839SQ9520442
公開日1996年3月6日 申請日期1995年3月8日 優先權日1995年3月8日
發明者宋志正, 陸佳 申請人:洛陽開發區三L電子產品研究所