三相无线电能传感器的制作方法

1.本实用新型属于智能电表技术领域，尤其是涉及一种三相无线电能传感器。


背景技术：

2.在智慧用电概念逐渐深入人心的今天，市场上各式各样五花八门的电能测量装置亦层出不同，在这背后，是人们对于用电信息监控、安全用电的重视。
3.智能电表按照计量对象分类有三相电表和单相电表，其中三相电表包括有电源模块、采样模块、计量模块、主控模块和通讯模块。电源模块用于将三相电转换为直流电从而为电表本身供电。目前，三相电表的电源模块的整流部分采用的是半波整流电路，申请人在长期的研究中发现，使用半波整流电路作为三相电表的整流电路存在一些明显的缺陷，例如电源利用率低，相线接入受限，容易出现接线错误的问题，因而有必要将目前三相电表所使用的电源模块进行一些改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种三相无线电能传感器。
5.为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
6.一种三相无线电能传感器，包括电源模块、采样模块、计量模块、主控模块和通讯模块，其特征在于，所述的电源模块包括桥式整流电路和电源转换电路，所述桥式整流电路的输入端具有高压保护电路以用于连接三相电源，所述电源转换电路的输出端连接于所述的计量模块、主控模块和通讯模块。
7.在上述的三相无线电能传感器中，所述的桥式整流电路包括多个半桥电路，且各个半桥电路两两构成桥式电路，每个半桥电路的输出端连接于所述的电源转换电路，输入端用于连接三相电源。
8.在上述的三相无线电能传感器中，所述的桥式整流电路包括四个半桥电路，且四个半桥电路中的三个半桥电路用于连接三相电源的三根火线，一个半桥电路用于连接三相电源的零线。
9.在上述的三相无线电能传感器中，每个半桥电路包括两个桥臂，每个桥臂上具有至少两个相互串联的至少二极管。
10.在上述的三相无线电能传感器中，所述桥式整流电路中的所有二极管均并联有均压电阻，且每个桥臂上的二极管所并联的均压电阻具有相同的阻值。
11.在上述的三相无线电能传感器中，所有的均压电阻均具有相同的电阻。
12.在上述的三相无线电能传感器中，每个半桥电路用于连接三相电源的一端均连接有一个所述的高压保护电路。
13.在上述的三相无线电能传感器中，所述的高压保护电路包括相互并联的限流电阻和滤波电容，高压保护电路的一端连接于相应的半桥电路，另一端连接于地端，每个半桥电路与高压保护电路的公共端用于连接所述的三相电源。
14.在上述的三相无线电能传感器中，所述的采样模块包括电压采样电路和电流采样电路，且所述的电流采样电路包括罗氏线圈。
15.在上述的三相无线电能传感器中，所述的通讯模块包括wifi模块、蓝牙模块和rs485模块。
16.本实用新型的优点在于：
17.1、电源模块采用桥式整流电路，具有电源利用率高的优点；
18.2、采用四个半桥电路两两可构成桥式电路，支持任意接入三相电源线，在安装电表时不容易出现因为相线接入错误而导致电表烧坏的问题，能够有效减轻安装压力，简化安装过程；
19.3、采用罗氏线圈采样，具有精度高，稳定可靠，响应频带宽，体积小、重量且安全环保等优点。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例一中三相无线电能传感器的电路结构框图；
21.图2为本实用新型实施例一中三相无线电能传感器中电流采样电路的电路结构图；
22.图3为本实用新型实施例一中电源模块的部分电路图；
23.图4为本实用新型实施例一电源模块中部分电源转换电路的电路图；
24.图5为本实用新型实施例二中电源模块的部分电路图。
25.附图标记：电源模块1；采样模块2；计量模块3；主控模块4；通讯模块5；桥式整流电路6；半桥电路61；电源转换电路7；高压保护电路8；电压采样电路21；电流采样电路22；wifi模块51；蓝牙模块52；rs485模块53。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
27.实施例一
28.如图1所示，本实施例公开了一种三相无线电能传感器，包括电源模块1、采样模块2、计量模块3(计量芯片)、主控模块4(mcu)和通讯模块5。通讯模块5包括wifi模块51、蓝牙模块52和rs485模块53，其中wifi模块51、蓝牙模块52采用集成模块，如型号为esp32
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c3
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wroom
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1的通信模块。wifi模块51、蓝牙模块52能够支持用户通过手机抄读电表数据或设置电表。rs485模块使本电表具有通讯抄读功能，可以接入rs485网络作为集中器使用。
29.具体地，采样模块2包括电压采样电路21和电流采样电路22，且如图2所示，电流采样电路22包括罗氏线圈，罗氏线圈由图2中的i3、j4、j5接入点接入。罗氏线圈不含铁磁性材料，无磁滞效应，相位误差几乎为零，且无磁饱和现象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流。并且罗氏线圈具有结构简单以及与被测电流之间没有直接的电路联系等优点。本方案采用罗氏线圈进行电流采集，相较于传统带铁芯的互感器，具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，体积小、重量轻以及安全环保等优点。
30.进一步地，主控模块4通过spi协议与计量模块3通讯。且本实施例的主控模块4采用ht6019，该芯片采用arm
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cotex
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m0架构；计量模块3采用v9203专业三路电压、电流采样计
量芯片，提供电压、电流、多种功率以及脉冲输出等，且具有谐波分析功能，可以更好地监控电网状态。
31.优选地，如图3所示，本实施例的电源模块1包括桥式整流电路6和电源转换电路7，桥式整流电路6的输入端具有高压保护电路8以用于连接三相电源，电源转换电路7的输出端连接于计量模块3、主控模块4和通讯模块5。电源转换电路7通过型号为pn8016的开关芯片ic2进行降压，输出12v至vin，vin分别供计量模块3、主控模块4和通讯模块5供电。如图3所示，vin通过dc
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dc模块ic3降压至3.3v，供wifi模块工作。如图4，vin通过隔离变压器t1供计量芯片、mcu以及485模块工作。其中网络名称“3.3v”供mcu和计量芯片工作，“v485”供485模块工作。
32.具体地，桥式整流电路6包括四个半桥电路61，且各个半桥电路61两两构成桥式电路，每个半桥电路61的输出端连接于电源转换电路7，输入端用于连接三相电源。这四个半桥电路61中的三个半桥电路61用于连接三相电源的三根火线l1、l2、l3，一个半桥电路61用于连接三相电源的零线n。采用由四个半桥电路61构成的桥式整流电路6，电源利用率相比半波整流电路高很多，并且本实施例的四个半桥电路61两两可构成桥式电路，支持任意接入三相电源线，在安装电表时不容易出现因为相线接入错误而导致电表烧坏的问题，能够有效简化安装过程。
33.进一步地，每个半桥电路61用于连接三相电源的一端均连接有一个高压保护电路8。且优选高压保护电路8与半桥电路61之间串联有小阻值电阻。
34.具体地，高压保护电路8包括相互并联的限流电阻和滤波电容，高压保护电路8的一端连接于相应的半桥电路61，另一端连接于地端，每个半桥电路61与高压保护电路8的公共端用于连接三相电源。
35.实施例二
36.本实施例与实施例一类似，不同之处在于，如图5所示，本实施例中每个半桥电路61包括两个桥臂，每个桥臂上具有至少两个相互串联的二极管，本实施例以两个为例。由于三相电通常具有较高的电压需要，所以这里采用多个二极管串联的方式形成一个整体二极管。
37.优选地，由于串联的二极管很难保证具有相同的电压，这样承受较多电压的二极管容易出现因为反向电压超过极限值而被击穿导致整个线路的二极管被击穿，所以本实施例桥式整流电路6中的所有二极管均并联有均压电阻，且每个桥臂上二极管所并联的均压电阻具有相同的阻值，以保证反向电压在各个相互串联的二极管上平均分配。优选所有均压电阻均具有相同的电阻。且所有的均压电阻均选择大阻值电阻，如阻值为28k欧姆的电阻，以尽量降低均压电阻的功耗。
38.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
39.尽管本文较多地使用了电源模块1；采样模块2；计量模块3；主控模块4；通讯模块5；桥式整流电路6；半桥电路61；电源转换电路7；高压保护电路8；电压采样电路21；电流采样电路22；wifi模块51；蓝牙模块52；rs485模块53等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何
一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。