一种交流稳压电源及其测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及交流稳压电源技术领域，具体涉及一种交流稳压电源及其测量装置。


背景技术：

2.交流稳压电源，是从三相交流电网获取电压并将输出稳定电压的设备。如图1所示，其中，a、b、c分别为交流稳压电源的三相输入端，a、b、c分别为交流稳压电源的三相输出端，nn示意零线或地线；交流稳压电源的三相输入端和三相输出端分别至连接三相变压器的一次侧两端，三相变压器的二次侧包括基础线圈和可变线圈，通过控制装置将可变线圈的分压作为电机的控制信号，该电机的转动用于改变三相变压器二次侧可变线圈的分压。在使用交流稳压电源时，最受关注的通常是确保交流稳压电源的输出电压及电流达到用电设备的使用要求即可。因此测量点往往设置在交流稳压电源的输出端。
3.由于交流稳压电源的作用是保持电源稳定，其需要长时间维持工作，也会偶尔出现故障。此时为不影响其服务的用电设备正常工作，需要将用电设备从连接交流稳压电源输出端切换至直接连接电网。发明人发现，此时原先设置的电流或电压测量装置无显示，使得在这种异常情况下的工作更加不便。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种交流稳压电源及其测量装置，以解决异常情况下用电设备切换至直接连接电网时带来的工作不便的问题。
5.根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种交流稳压电源的测量装置，包括：第一计量芯片，其具有三组差分信号输入端；三路线电压采集电路，每路线电压采集电路的输入侧的两端分别用于连接交流稳压电源输入侧的两相火线，输出侧的两端分别经一个分压电阻接地，两个分压电阻的所分电压输入所述计量芯片的一组差分信号输入端；第二计量芯片，其具有六组差分信号输入端，其中三组用于输入电压信号，另外三组用于输入电流信号；三路相电压采集电路，每路相电压采集电路的输入侧的一端用于连接交流稳压电源输出侧一相火线所对应的电压端，输出侧的一端经一个分压电阻接地，分压电阻的所分电压输入所述第二计量芯片的一个差分信号输入端；与所述差分信号输入端对应的另一个差分信号输入端经分压电阻接地；所述交流稳压电源输出侧的零线接地；三路相电流采集电路，每路相电流采集电路的输入侧通过电流互感器获取一相电流，输出侧的两端分别经一个分压电阻接地，两个分压电阻的所分电压输入所述第二计量芯片的一组差分信号输入端；微控制器，其输入端连接所述第一计量芯片以及所述第二计量芯片的输出端。
6.可选地，所述三路线电压采集电路包括：第一降压电阻和第二降压电阻，其一端分别用于连接交流稳压电源输入侧的a相和b相火线，另一端分别经一个分压电阻接地，两个分压电阻的所分电压输入所述第一计量芯片的第一组差分信号输入端；第三降压电阻和第四降压电阻，其一端分别用于连接交流稳压电源输入侧的b相和c相火线，另一端分别经一
个分压电阻接地，两个分压电阻的所分电压输入所述第一计量芯片的第二组差分信号输入端；第五降压电阻和第六降压电阻，其一端分别用于连接交流稳压电源输入侧的a相和c相火线，另一端分别经一个分压电阻接地，两个分压电阻的所分电压输入所述第一计量芯片的第三组差分信号输入端。
7.可选地，所述第二计量芯片为rn7302。
8.可选地，所述第二计量芯片与所述微控制器之间通过三极管连接；其中，所述三极管的第一端连接所述第二计量芯片的工作电压，第二端连接所述微控制器的工作电压；所述三极管的第二端和第三端分别连接至所述第二计量芯片和所述微控制器的引脚。
9.可选地，所述第一计量芯片为rn8209。
10.可选地，每个分压电阻两端并联有滤波电容。
11.可选地，所述测量装置还包括：lcd显示屏及其显示驱动，其中所述显示驱动的输入端与所述微控制器的输出端连接，所述显示驱动的输出端连接所述 lcd显示屏。
12.根据第二方面，本实用新型实施例提供了一种交流稳压电源，包括：三相可调变压器，其每相一次侧的一端连接电网，另一端作为交流稳压电源的输出；每相二次侧包括基础线圈和可变线圈；电机，所述电机旋转使得所述二次侧的可变线圈分压改变；控制装置，其输入端连接所述交流稳压电源的三相输出端，其输出端连接所述电机的控制电路；第一方面或者其任意可选实施方式所述的测量装置。
13.可选地，所述交流稳压电源设置有三相双投式接触器；当其投至一侧接触点时，所述交流稳压电源的输出端与所述三相可调变压器的一次侧电连接；当其投至另一侧接触点时，所述交流稳压电源的输出端与所述三相可调变压器的一次侧断开电连接而连接至所述交流稳压电源的输入端；所述三路相电压采集电路及三路相电流采集电路的输入端设置于所述三相双投式接触器与所述交流稳压电源的输出端之间。
14.可选地，所述控制装置和所述测量装置的微控制芯片为同一芯片。
15.本实用新型实施例所提供的交流稳压电源及其测量装置，通过第一计量芯片和三路线电压采集电路获取交流稳压电源输入侧的电压，通过第二计量芯片、三路相电压采集电路、三路相电流采集电路获取交流稳压电源输出侧的电压、电流，当三路相电压采集电路、三路相电流采集电路的输入端设置于三相双投式接触器与交流稳压电源的输出端之间时，该测量装置可以通过第一计量芯片获取用电设备直接连接电网时的电网电压，并且可以通过第二计量芯片获取用电设备采用可调变压器获得稳定电压时交流稳压电源的输出电压及输出电流，由此可见，无论是正常情况还是异常情况，该测量装置均能够获取用电参数，使得工作较为便捷。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1分别出了本实用新型实施例所提供的一种交流稳压电源的结构示意图；
18.图2示出了rn8209的常规应用电路图；
19.图3示出了rn7302的常规应用电路图；
20.图4示出了根据本实用新型实施例的三路线电压采集电路的电路结构图；
21.图5示出了根据本实用新型实施例的三路相电压采集电路的电路结构图；
22.图6示出了根据本实用新型实施例的三路相电流采集电路的电路结构图；
23.图7示出了根据本实用新型实施例的微控制器与第一计量芯片、第二计量芯片连接的电路结构图；
24.图8示出了微控制器与第二计量芯片之间通过三极管连接的电路结构图；
25.图9示出了根据本发明实施例的一种电机控制电路图；
26.图10示出了单相电机的接线图。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本实用新型实施例提供了一种交流稳压电源的测量装置，包括第一计量芯片、第二计量芯片、三路线电压采集电路、三路相电压采集电路、三路相电流采集电流和微控制器。第一计量芯片具有三组差分信号输入端，第二计量芯片具有六组差分信号输入端，其中三组用于输入电压信号，另外三组用于输入电流信号。
29.本实施例中的第一计量芯片采用rn8209，其常规使用方式如图2所示，其具有三路电压输入端(v1p和v1n，v2p和v2n，v3p和v3n)，最初设计用来测量单相交流电参数。需要指出的是，本技术中的计量芯片还可以采用随着技术的发展在此基础上形成的新的芯片型号，以及其他类型计量芯片。
30.本实施例中的第二计量芯片采用rn7302，其常规使用方式如图3所示，其具有三路电压输入端(vap和van，vbp和vbn，vcp和vcn)和三路电流输入端(iap和ian，ibp和ibn，icp和icn)。需要指出的是，本技术中的计量芯片还可以采用随着技术的发展在此基础上形成的新的芯片型号，以及其他类型计量芯片。
31.本实施例中的三路线电压采集电路中，每路线电压采集电路的输入侧的两端分别用于连接交流稳压电源输入侧的两相火线，输出侧的两端分别经一个分压电阻接地，两个分压电阻的所分电压输入计量芯片的一组差分信号输入端。本技术中两相火线之间的线电压可以为380v。
32.具体地，可以如图4所示，第一降压电阻r4、r5和第二降压电阻r10、 r14，其一端分别用于连接交流稳压电源输入侧的a相和b相火线，另一端分别经一个分压电阻r44和r45接地，两个分压电阻r44和r45的所分电压输入计量芯片rn8209的第一组差分信号输入端viap和vian；第三降压电阻 r15、r24和第四降压电阻r25、r38，其一端分别用于连接交流稳压电源输入侧的b相和c相火线，另一端分别经一个分压电阻r51和r53接地，两个分压电阻r51和r53的所分电压输入计量芯片rn8209的第二组差分信号输入端 vibp和vibn；第五降压电阻r46、r52和第六降压电阻r58、r59，其一端分别用于连接交流稳压电源输入侧的a相和c相火
线，另一端分别经一个分压电阻r56和r57接地，两个分压电阻r56和r57的所分电压输入计量芯片 rn8209的第三组差分信号输入端vicp和vicn。
33.在图4所示的实施中，第一降压电阻可以为一个电阻，也可以为串联在电路中的相邻的几个电阻。
34.三路相电压采集电路，如图5所示，每路相电压采集电路的输入侧的一端用于连接交流稳压电源输出侧一相火线所对应的电压端，输出侧的一端经一个分压电阻接地，分压电阻的所分电压输入所述第二计量芯片的一个差分信号输入端；与所述差分信号输入端对应的另一个差分信号输入端经分压电阻接地；所述交流稳压电源输出侧的零线接地；
35.结合图5，图1和图7，以a相为例，图5中a相电压采集电路的va端连接至图1中交流稳压电源的a输出端，a相采集电路输出侧的vap端经分压电阻r7接地，分压电阻r7的所分电压输入rn7302的一个差分信号输入端vap (即rn7302的9脚)，与该差分信号输入端(即rn7302的9脚)对应的另一个差分信号输入端(即rn7302的10脚)van经分压电阻r9接地。交流稳压电源输出侧的零线vn接地。
36.三路相电流采集电路，如图6所示，每路相电流采集电路的输入侧通过电流互感器获取一相电流，输出侧的两端分别经一个分压电阻接地，两个分压电阻的所分电压输入所述第二计量芯片的一组差分信号输入端；
37.结合图6，图1和图7，以a相为例，图6中a相电流采集电路的输入侧通过电流互感器ct1获取a相电流(图1中未示出电流互感器的连接方式)，输出侧的两端分别经一个分压电阻r8和r11接地，两个分压电阻的所分电压输入rn7302的一组差分信号输入端iap和ian(即rn7302的1脚和2脚)。
38.需要指出的是，图6中的ct指示电流互感器设备，ct1、ct2、ct3为三相电流互感器的三个通道。当然ct1、ct2、ct3也可以是独立的三个电流互感器。
39.在图4和图5所示的电路中，每个分压电阻两端并联有滤波电容。
40.如图7所示，微控制器mcu的输入端连接第一计量芯片rn8209以及第二计量芯片rn7302的输出端。本实施例中的微控制器可以为单片机，也可以为其他本领域技术人员知晓的微控制器，例如stm32嵌入式处理器。
41.需要注意的是，当计量芯片与微控制器的工作电压不同时，二者的引脚不能直接连接，必须进行电平转换。例如，在本实施中，rn7302的工作电压为 3.3v，而微控制器的工作电压通常为5v，可以通过三极管进行电平转换。其中，第二计量芯片与微控制器之间通过三极管连接；三极管的第一端连接第二计量芯片的工作电压，第二端连接微控制器的工作电压；三极管的第二端和第三端分别连接至第二计量芯片和微控制器的引脚。
42.具体地，结合图7和图8，以三极管q1为例，其基极连接3.3v，集电极连接5v，mcu连接至三极管q1的集电极，rn7302连接至三极管q1的发射极。当然，当三极管类型不同时，连接方式可能会有所不同。
43.本实施例所提供的三相线电压测量装置还可以包括lcd显示屏及其显示驱动，其中显示驱动的输入端与微控制器的输出端连接，输出端连接lcd显示屏，用于显示交流稳压电源输入侧的电压值、输出侧的电压及电流值。
44.本实用新型实施例所提供的交流稳压电源的测量装置，通过第一计量芯片和三路线电压采集电路获取交流稳压电源输入侧的电压，通过第二计量芯片和、三路相电压采集
电路、三路相电流采集电路获取交流稳压电源输出侧的电压、电流，当三路相电压采集电路、三路相电流采集电路的输入端设置于三相双投式接触器与交流稳压电源的输出端之间时，该测量装置可以通过第一计量芯片获取用电设备直接连接电网时的电网电压，并且可以通过第二计量芯片获取用电设备采用可调变压器获得稳定电压时交流稳压电源的输出电压及输出电流，由此可见，无论是正常情况还是异常情况，该测量装置均能够获取用电参数，使得工作较为便捷。
45.本实用新型实施例还提供一种交流稳压电源，如图1所示，包括三相可调变压器、电机和控制装置和上述测量装置。其中，三相可调变压器的每相一次侧的一端连接电网(图1中的a、b和c指示电网的三相火线)，另一端作为交流稳压电源的输出(图1中的a、b和c指示与a、b和c对应地交流稳压电源的输出端)；每相二次侧包括基础线圈和可变线圈，电机旋转使得二次侧的可变线圈分压改变。控制装置的输入端连接交流稳压电源的三相输出端，输出端连接电机的控制电路。
46.例如，图9示出了电机的控制电路，其中公共端1用于连接火线以便为电机提供电能；电机可以采用图10所示的单相电机(其他类型的电机接线方式可以根据本技术公开的内容稍作调整)，其中4端口用于连接零线，2端口与图9 中的公共端1连接，1端口和3端口分别与图9中的降压端、升压端连接。当交流稳压电源输出电压达到所允许的上限值时，或者当其他原因需要交流稳压电源输出电压降低时，微控制器控制继电器sj1使得降压端、公共端1所形成的回路得电，从而控制电机顺时针转以带动可变线圈分压改变；当交流稳压电源输出电压达到所允许的下限值时，或者当其他原因需要交流稳压电源输出电压升高时，微控制器控制继电器sj2使得升压端、公共端1所形成的回路得电，从而控制电机逆时针转以带动可变线圈分压改变。可选地，也可以采用可控硅替代继电器。
47.可选地，如图1所示，交流稳压电源设置有三相双投式接触器。当其投至一侧接触点时，交流稳压电源的输出端与三相可调变压器的一次侧电连接，即当用电设备连接至交流稳压电源的输出侧时，可以通过可调变压器获得稳定电压。当其投至另一侧接触点时，交流稳压电源的输出端与三相可调变压器的一次侧断开电连接而连接至交流稳压电源的输入端，即当用电设备连接至交流稳压电源的输出侧时，用电设备直接连接至交流稳压电源的输入端，即用电设备直接连接至电网，无法通过可调变压器获得稳定电压。
48.可选地，控制装置和测量装置的微控制芯片为同一芯片。
49.本技术附图只给出了关键电路的连接方式，为实现系统功能所需要的外围电路(例如时钟电路等)请参考芯片技术手册，也可以参考已有知识，本技术对此不做改进及限定。关键电路中器件的具体型号(例如电阻值、电容值等) 是本领域技术人员根据实际情况所需用的电压能够计算得到的，本技术不做限定。
50.虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。