一种工频电压调制电路及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种工频电压调制电路及电子设备。


背景技术：

2.2019年以来，电网公司提出了建设泛在电力物联网，进一步提高配电网自动化程度，其中有一项重点工作就是要实现低压配电台区物理拓扑自动识别和户变关系识别，通过准确的台区户变关系，可及时发现由于台区归属关系不准确引起的台区抄表成功率低，台区线损计算不准确等问题。
3.目前，利用脉冲电流信号注入法是一种低压配电台区常见用于拓扑识别和户变关系的识别方法，该种方法主要通过工频电压调制电路将脉冲电流注入到交流强电配电线路上，目前比较常见的工频电压调制电路采用可控硅隔离光耦+可控硅方式实现。这种电路有一个缺陷，当在有大量雷击等瞬态过压的环境中应用时，例如当雷击发生时，就算经过内部过压保护电路，留在交流强电线路的残压仍然会超过1000v且持续时间达几十us，由于可控硅光耦一般vdrm最大为800v，如果残压持续时间过长，就会导致可控硅光耦击穿导通，进而scr可控硅会导通，取决于配电线路交流强电导通相位角度，可控硅光耦和scr可控硅都会存在损坏风险，进而引起交流强电线路跳闸和短路。
4.因而现有的工频调制电路存在不足，还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种工频电压调制电路及电子设备，用于解决背景技术中提到的问题。
6.为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
7.一种工频电压调制电路，包括受控开关、残压泄放器和调制组件；
8.所述受控开关，与上位机连接，通过所述残压泄放器与所述调制组件连接；
9.所述残压泄放器，用于快速泄放电路内残压；
10.所述调制组件，用于根据所述受控开关的通断输出调制信号。
11.优选的所述的工频电压调制电路，所述残压泄放器包括串联的限流电阻和气体放电管。
12.优选的所述的工频电压调制电路，所述受控开关为隔离光耦。
13.优选的所述的工频电压调制电路，所述调制组件包括并联的可控硅、第一过压保护器、第二过压保护器。
14.优选的所述的工频电压调制电路，所述第一过压包括器包括压敏电阻。
15.优选的所述的工频电压调制电路，所述第二过压保护器包括串联的吸收电容和吸收电阻。
16.一种电子设备，包括所述的工频电压调制电路。
17.相较于现有技术，本实用新型提供的一种工频电压调制电路及电子设备，具有以
下有益效果：
18.本实用新型的工频电压调制电路通过在调制组件与受控开关之间增加残压泄放器，可实现快速泄放残压，避免由于残压过高且持续时间过长导致可控硅隔离光耦误动作，从而进一步保护可控硅免于误动作。
附图说明
19.图1是本实用新型提供的工频电压调制电路的结构框图；
20.图2是本实用新型提供的工频电压调制电流的电路图。
具体实施方式
21.为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.本领域技术人员应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述是本实用新型的示例性和说明性的具体实施例，不意图限制本实用新型。
23.本文中术语“包括”，“包含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包括，使得包括步骤列表的过程或方法不仅包括那些步骤，而且可以包括未明确列出或此类过程或方法固有的其他步骤。同样，在没有更多限制的情况下，以“包含...一个”开头的一个或多个设备或子系统，元素或结构或组件也不会没有更多限制，排除存在其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件或其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件。在整个说明书中，短语“在一个实施例中”，“在另一个实施例中”的出现和类似的语言可以但不一定都指相同的实施例。
24.除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
25.本实用新型提供一种工频电压调制电路，包括受控开关、残压泄放器和调制组件；所述受控开关，与上位机连接，根据上位机的信号指令接通或断开，通过所述残压泄放器与所述调制组件连接；所述受控开关主要起强弱电电气隔离以及在上位机的控制下驱动所述调制组件的正常运行(即所述调制组件正常输出或不输出调制电压信号)。所述信号指令优选为本领域常用的电平信号指令，具体与所述受控开关的元器件原型相适应，不做具体限定；例如当受控开关是通过电平信号控制通断的电子器件(例如隔离光耦)，则可以是高电平接通，低电平断开，亦或是相反的逻辑；当然所述信号指令也可以是其他的控制方法，当所述受控开关为数字信号控制的电子器件时(例如一般的开关芯片)，则可以使用相应的数字信号触发；所述上位机可以是能够发出信号指令的电子设备，也可以是处理器(mcu或cpu等)。
26.所述残压泄放器，用于快速泄放电路内残压，保护受控开关不受损坏；可以使用本领域中常用的消耗电能的器件，例如由电容、电阻、放电管单独或组件构成等，不做具体限定。
27.所述调制组件，用于根据所述受控开关的通断输出调制信号，可以使用本领域常用的调制装置即可，不做限定。
28.图1所示为本新型能够正常运行的一种实施例的结构框图，由控制单元、可控硅隔离光耦、残压泄放电路、可控硅、阻容吸收回路，压敏电阻、负载以及低压台区配电线路组成。所述控制单元主要用于控制可控硅隔离光耦通断，通过io1和io2两个控制信号控制可控硅隔离光耦通断，控制单元可采用普通的的单片机或微控机即可。所述可控硅隔离光耦主要起强弱电电气隔离以及在控制单元的控制下驱动可控硅通断。残压泄放电路用于快速泄放过压保护电路过来的残压，保护可控硅隔离光耦不受损坏，该电路可由限流器件和气体放电管组成。压敏电阻和阻容吸收电路都是用于过压钳位保护，钳制线路上的过压到一定安全电压，保护后级电路。负载用于限制线路产生的脉冲电流大小，负载可以采用电感或电阻。低压台区配电线路主要包括火线和零线两根线，在这里是工频电压调制电路产生的脉冲电流传输的物理载体。
29.作为优选方案，本实施例中，所述残压泄放器包括串联的限流电阻和气体放电管。所述受控开关为隔离光耦。所述调制组件包括并联的可控硅、第一过压保护器、第二过压保护器。所述第一过压包括器包括压敏电阻。所述第二过压保护器包括串联的吸收电容和吸收电阻。
30.具体的，请参阅图2，在本实施例中，信号输入接口io1和io2的信号源为控制单元，可采用微控器或单片机。作为优选实施例这里微控器可以采用stm32fx系列单片机。其中io1和io2信号来自于单片机或微控器的普通io口，并分别通过电阻r3和电阻r5与隔离光耦u1连接，隔离光耦u1为可控硅驱动光耦，电阻r1为io1信号的上拉电阻，电阻r6为io2信号的下拉电阻，电容c1和电容c2为滤波电容。前述中电阻r1、电容c1、电阻r6、电容c2、电阻r3、电容r5、隔离光耦u1组成可控硅隔离光耦驱动电路，io1和io2是可控硅隔离光耦u1的两个控制信号输入接口，用来控制隔离光耦u1次级导通与截止，可控硅隔离光耦控制逻辑可如下所示(其中1为高电平信号，0为低电平信号，亦或相反设定)：
31.项目io1io2u1隔离光耦次级状态100截止201导通310截止411截止
32.作为一种优选方案，控制单元可以选用stm32f系列单片机，电阻r1和电阻r6的阻值典型值为10k，亦可根据需要选择其他阻值；电容c1和电容c2的容值优选为100pf，隔离光耦u1可选用moc3061和moc3081高压光耦。
33.可控硅q1在隔离光耦u1的驱动下做导通和截止，作为一种优选方案，可以选择断态电压vdrm为1600v的高压可控硅。
34.压敏电阻rv1构成所述第一过压保护器，用于抑制线路上的雷击等瞬态过压，作为一种优选方案，根据需求，所述压敏电阻rv1可选用压敏电压为680v或820v规格的压敏电阻，通流量为10000a。
35.吸收电阻r4和吸收电容cx1组成阻容吸收电路，作为所述第二过压保护器，同样用于尖峰脉冲电压的吸收，主要是将尖峰脉冲电压能量以热能的方式消耗掉，主要两个作用：一是为了对感性器件在电流瞬变时的自感电动势进行钳位，二是抑制强电线路中高dv/dt尖峰脉冲电压对可控硅所引起的冲击。作为一种优选方案，吸收电阻r4可选择阻值为39ω/
2w规格的功率电阻，吸收电阻cx1可选择0.1uf/630v规格的高压安规电容。
36.电感l1为电感负载，可限制工频电压调制电路注入到强电配电线路上的脉冲电流大小。
37.限流电阻r2和气体放电管v1组成残压泄放电路，用于快速泄放第一和第二过压保护器后过来的残压，作为优选方案，限流电阻r2可选择150ω/2w规格的功率电阻，气体放电管v1可选择直流击穿电压为800v的气体放电管。
38.接线口acl和acn分别为低压配电网交流强电电力线的火线和零线。
39.综上所述，本实用新型的工频电压调制电路主要优点在于通过在可控硅隔离光耦前端增加一级残压泄放电路，基于上述残压泄放器的实现残压泄放动作时间为ns级，可快速泄放残压，避免由于残压过高且持续时间过长导致可控硅隔离光耦误动作，从而进一步保护可控硅免于误动作，降低可控硅光耦和scr可控硅受雷击冲击损坏风险，最终保护所连接的交流强电配电线路不因此出现误跳闸和短路故障。
40.本新型还提供一种电子设备，包括所述的工频电压调制电路。具体的，所述电子设备可以内置处理器，此时可以使用本电子设备内的处理器驱动工频电压调制电路正常工作，也可以使用上位机驱动工频电压调制电路正常工作；所述电子设备可以不内置处理器，此时需要使用上位机或手动驱动工频电压调制电路正常工作。
41.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。