一种三相供电电源及三相智能电表论文和设计-李春平

全文摘要

本实用新型涉及一种三相供电电源及三相智能电表，包括：三相电源输入端，直流电压输出端和通信数据输出端，以及第一滤波电路、整流电路、变压电路、第二滤波电路、第一隔离电路、第二隔离电路和与变压电路连接的控制电路；三相电源输入端依次经第一滤波电路、整流电路、变压电路和第二滤波电路与直流电压输出端连接，通信数据输出端经第一隔离电路连接三相电源输入端，第一隔离电路经第二隔离电路连接第一滤波电路。实施本实用新型能够实现降低电源电路对数据通信的干扰，以保证在数据传输时的通信速率，避免通信中断。

主设计要求

1.一种三相供电电源，其特征在于，包括：三相电源输入端，直流电压输出端和通信数据输出端，以及第一滤波电路、整流电路、变压电路、第二滤波电路、第一隔离电路、第二隔离电路和与所述变压电路连接的控制电路；所述三相电源输入端依次经所述第一滤波电路、所述整流电路、所述变压电路和所述第二滤波电路与所述直流电压输出端连接，所述通信数据输出端经所述第一隔离电路连接所述三相电源输入端，所述第一隔离电路经所述第二隔离电路连接所述第一滤波电路。

设计方案

1.一种三相供电电源，其特征在于，包括：三相电源输入端，直流电压输出端和通信数据输出端，以及第一滤波电路、整流电路、变压电路、第二滤波电路、第一隔离电路、第二隔离电路和与所述变压电路连接的控制电路；

所述三相电源输入端依次经所述第一滤波电路、所述整流电路、所述变压电路和所述第二滤波电路与所述直流电压输出端连接，所述通信数据输出端经所述第一隔离电路连接所述三相电源输入端，所述第一隔离电路经所述第二隔离电路连接所述第一滤波电路。

2.根据权利要求1所述的三相供电电源，其特征在于，所述第一隔离电路包括电容CY103和电容CY102；和\/或所述第二隔离电路包括差模电感L103和差模电感L104；

所述电容CY103的一端连接所述三相电源输入端的L线，所述电容CY103的另一端连接所述通信数据输出端的PLCL端；

所述电容CY102的一端连接所述三相电源输入端的N线，所述电容CY102的另一端连接所述通信数据输出端的PLCN端；

所述差模电感L103的一端连接所述三相电源输入端的L线，所述差模电感L103的另一端连接所述第一滤波电路；

所述差模电感L104的一端连接所述三相电源输入端的N线，所述差模电感L102的另一端连接所述第一滤波电路。

3.根据权利要求2所述的三相供电电源，其特征在于，所述第二隔离电路还包括电阻R115和电阻R122，所述电阻R115与所述差模电感L103并联连接，所述电阻R122与所述差模电感L104并联连接。

4.根据权利要求3所述的三相供电电源，其特征在于，还包括保险丝F101，所述保险丝F101的一端连接所述三相电源输入端的L线，所述保险丝F101的另一端连接所述差模电感L103，和\/或

还包括保险丝F102和压敏电阻MOV101，所述保险丝F102和所述压敏电阻MOV101串联连接后连接所述差模电感L103和所述差模电感L104。

5.根据权利要求1所述的三相供电电源，其特征在于，所述第一滤波电路包括共模电感LF101，所述共模电感LF101的第一端经所述第二隔离电路连接所述三相电源输入端的L线，所述共模电感LF101的第三端经所述第二隔离电路连接所述三相电源输入端的N线。

6.根据权利要求5所述的三相供电电源，其特征在于，所述第一滤波电路还包括共模电感LF102、电容CX101、电阻R101、电阻R103、电阻R104和电阻R110；

所述共模电感LF102的第一端连接所述共模电感LF101的第二端，所述共模电感LF102的第二端连接所述整流电路的第一输入端，所述共模电感LF102的第三端连接所述共模电感LF102的第四端，所述共模电感的第四端连接所述整流电路的第二输入端；

所述电容CX101的一端连接所述共模电感LF102的第一端，所述电容CX101的另一端连接所述共模电感LF102的第三端；

所述电阻R101和所述电阻R103串联连接后连接所述共模电感LF102的第一端和所述共模电感LF102的第三端，

所述电阻R104和所述电阻R110串联连接后连接所述共模电感LF102的第一端和所述共模电感LF102的第三端。

7.根据权利要求6所述的三相供电电源，其特征在于，还包括与所述第一滤波电路连接的零点检测电路；

所述零点检测电路包括电阻R120、电阻R123、电容C102、二极管D102和光耦U103；

所述二极管D102的正极连接所述共模电感LF101的第四端，所述二极管D102的负极经串联连接的所述电容C102、所述电阻R120和所述电阻R123分别连接所述共模电感LF101的第二端和所述共模电感LF102的第一端；

所述光耦U103的发光二极管正极连接所述二极管D102的负极，所述光耦U103的发光二极管负极连接所述二极管D102的正极。

8.根据权利要求1所述的三相供电电源，其特征在于，所述第二滤波电路包括共模电感LF201，电容C206和电容C207；

所述共模电感LF201的第一端连接所述变压电路的正输出端，所述共模电感LF201的第二端连接所述直流电压输出端的正极，所述共模电感LF201的第三端连接所述变压电路的负输出端，所述共模电感LF201的第四端连接所述直流电压输出端的负极；

所述电容C206的一端连接所述共模电感LF201的第一端，所述电容C206的另一端连接所述共模电感LF201的第三端；

所述电容C207的一端连接所述共模电感LF201的第二端，所述电容C207的另一端连接所述共模电感LF201的第四端。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的三相供电电源，其特征在于，所述变压电路包括变压器T101；

所述变压器T101的初级线圈包括第一初级线圈和第二初级线圈，所述第一初级线圈设有第一初抽头，所述第一初级线圈的同相端与所述第一抽头之间为顺向绕制的第一线圈，所述第一抽头与所述第一初级线圈的反向端之间为顺向绕制的第二线圈，

所述第二初级线圈设有第二抽头，所述第二初级线圈的同相端与所述第二抽头之间为顺向绕制的第三线圈，所述第二初级线圈的NC端与所述第二抽头之间为顺向绕制的第四线圈，

所述变压器T101的次级线圈为反向绕制的第五线圈。

10.一种三相智能电表，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的三相供电电源。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及三相电供电技术，更具体地说，涉及一种三相供电电源及三相智能电表。

背景技术

当前的三相智能电表在传输通信数据时，其与三相电连接供电的供电电源会或多或少的产生干扰，这样，在通信数据传输过程中，通信数据会受到电源干扰，由于电源对通信数据的干扰会导致通信速率较低，在环境恶劣时，甚至出现通信输出传输中断的情况。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有技术缺陷，提供一种三相供电电源及三相智能电表。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三相供电电源，包括：三相电源输入端，直流电压输出端和通信数据输出端，以及第一滤波电路、整流电路、变压电路、第二滤波电路、第一隔离电路、第二隔离电路和与所述变压电路连接的控制电路；

优选地，所述第一隔离电路包括电容CY103和电容CY102；和\/或所述第二隔离电路包括差模电感L103和差模电感L104；

所述电容CY103的一端连接所述三相电源输入端的L线，所述电容CY103的另一端连接所述通信数据输出端的的PLCL端；

所述电容CY102的一端连接所述三相电源输入端的N线，所述电容CY102的另一端连接所述通信数据输出端的的PLCN端；

所述差模电感L103的一端连接所述三相电源输入端的L线，所述差模电感L103的另一端连接所述第一滤波电路；

所述差模电感L104的一端连接所述三相电源输入端的N线，所述差模电感L102的另一端连接所述第一滤波电路。

优选地，所述第二隔离电路还包括电阻R115和电阻R122，所述电阻R115与所述差模电感L103并联连接，所述电阻R122与所述差模电感L104并联连接。

优选地，还包括保险丝F101，所述保险丝F101的一端连接所述所述三相电源输入端的L线，所述保险丝F101的另一端连接所述差模电感L103，和\/或

还包括保险丝F102和压敏电阻MOV101，所述保险丝F102和所述压敏电阻MOV101串联连接后连接所述差模电感L103和所述差模电感L104。

优选地，所述第一滤波电路包括共模电感LF101，所述共模电感LF101的第一端经所述第二隔离电路连接所述三相电源输入端的L线，所述共模电感LF101的第三端经所述第二隔离电路连接所述三相电源输入端的N线。

优选地，所述第一滤波电路还包括共模电感LF102、电容CX101、电阻R101、电阻R103、电阻R104和电阻R110；

所述电容CX101的一端连接所述共模电感LF102的第一端，所述电容CX101的另一端连接所述共模电感LF102的第三端；

所述电阻R101和所述电阻R103串联连接后连接所述共模电感LF102的第一端和所述共模电感LF102的第三端，

所述电阻R104和所述电阻R110串联连接后连接所述共模电感LF102的第一端和所述共模电感LF102的第三端。

优选地，还包括与所述第一滤波电路连接的零点检测电路；

所述零点检测电路包括电阻R120、电阻R123、电容C102、二极管D102和光耦U103；

所述光耦U103的发光二极管正极连接所述二极管D102的负极，所述光耦U103的发光二极管负极连接所述二极管D102的正极。

优选地，所述第二滤波电路包括共模电感LF201，电容C206和电容C207；

所述电容C206的一端连接所述共模电感LF201的第一端，所述电容C206的另一端连接所述共模电感LF201的第三端；

所述电容C207的一端连接所述共模电感LF201的第二端，所述电容C207的另一端连接所述共模电感LF201的第四端。

优选地，所述变压电路包括变压器T101；

所述变压器T101的次级线圈为反向绕制的第五线圈。

另，本实用新型还构造一种三相智能电表，包括上面任意一项所述的三相供电电源。

实施本实用新型的一种三相供电电源及三相智能电表，具有以下有益效果：能够实现降低电源电路对数据通信的干扰，以保证在数据传输时的通信速率，避免通信中断。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种三相供电电源一实施例的逻辑框图；

图2是本实用新型一种三相供电电源一实施例的电路原理图；

图3是本实用新型中的变压器一实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，在本实用新型的一种三相供电电源第一实施例中，包括：三相电源输入端10，直流电压输出端60和通信数据输出端80，以及第一滤波电路20、整流电路30、变压电路40、第二滤波电路50、第一隔离电路71、第二隔离电路72和与变压电路40连接的控制电路90；三相电源输入端10依次经第一滤波电路20、整流电路30、变压电路40和第二滤波电路50与直流电压输出端60连接，通信数据输出端80经第一隔离电路71连接三相电源输入端10，第一隔离电路71经第二隔离电路72连接第一滤波电路20。具体的，三相电源输入端10包括L线和N线，用来传输通信数据的通信数据输出端80包括PLCN端和PLCL端，通信数据的两个数据线分别经三相电源的L线和N线传输至电网，并经过电网传输至通信数据接收端进行处理。同时三相电源经整流电路30和变压电路40处理后传输至设备内部该设备供电。此处为了减少三相电源输入端10后面的整流电路30、变压电路40等电源处理电路产生的噪声对通信数据的影响，通信数据输出端80的PLCN端和PLCL端分别经第一隔离电路71与三相电源输入端10的L线和N线对应连接，通过第一隔离电路71减少其后电源处理电路对PLCN端和PLCL端的干扰，同时，设置与第一隔离电路71连接的第二隔离电路72，进一步减少其后电源处理电路对PLCN端和PLCL端的干扰。同时可以通过第一滤波电路20滤除低频干扰，通过第二滤波电路50滤除高频干扰，这里低频干扰和高频干扰为相对的，低频干扰可以为150KHz至30MHz范围内的频率干扰，高频干扰可以为高于30MHz的频率干扰。其中，控制电路90连接变压电路40以控制变压过程中的输出功率。

如图2所示，在一实施例中，第一隔离电路71包括电容CY103和电容CY102；在另一实施例中，第二隔离电路72包括差模电感L103和差模电感L104；电容CY103的一端连接三相电源输入端10的L线，电容CY103的另一端连接通信数据输出端80的的PLCL端；电容CY102的一端连接三相电源输入端10的N线，电容CY102的另一端连接通信数据输出端80的的PLCN端；差模电感L103的一端连接三相电源输入端10的L线，差模电感L103的另一端连接第一滤波电路20；差模电感L104的一端连接三相电源输入端10的N线，差模电感L102的另一端连接第一滤波电路20。具体的，第一隔离电路71可以为电容CY103和电容CY102。电容CY103的一端连接三相电源输入端10的L线，电容CY103的另一端连接通信数据输出端80的的PLCL端，减少电源处理电路对数据通信的PLCL端的干扰。电容CY102的一端连接三相电源输入端10的N线，电容CY102的另一端连接通信数据输出端80的的PLCN端，减少电源处理电路对数据通信的PLCN端的干扰。第二隔离电路72可以包括差模电感L103和差模电感L104。差模电感L103的一端连接三相电源输入端10的L线，差模电感L103的另一端连接第一滤波电路20，减少电源处理电路对数据通信的PLCN端的差模干扰。差模电感L104的一端连接三相电源输入端10的N线，差模电感L102的另一端连接第一滤波电路20，减少电源处理电路对数据通信的PLCN端的差模干扰。

进一步的，在上面的基础上，第二隔离电路72还包括电阻R115和电阻R122，电阻R115与差模电感L103并联连接，电阻R122与差模电感L104并联连接。具体的，电阻R115与差模电感L103并联连接和电阻R122与差模电感L104并联连接能够减少差模电感L103和差模电感L104回路电流对电源电路的冲击。

进一步的，在一实施例中，本实用新型的一种三相供电电源还包括保险丝F101，保险丝F101的一端连接三相电源输入端10的L线，保险丝F101的另一端连接差模电感L103，在另一实施例中，本实用新型的一种三相供电电源还包括保险丝F102和压敏电阻MOV101，保险丝F102和压敏电阻MOV101串联连接后连接差模电感L103和差模电感L104。具体的，保险丝F101连接在三相电源输入端10的L线上，其保护内部电路，避免在电流过大时出现内部电路烧坏。保险丝F102和压敏电阻MOV101实现内部防雷，避免内部电路遭受雷击的大电流损坏。

可选的，第一滤波电路20包括共模电感LF101，共模电感LF101的第一端经第二隔离电路72连接三相电源输入端10的L线，共模电感LF101的第三端经第二隔离电路72连接三相电源输入端10的N线。具体的，第一滤波电路20可以包括共模电感LF101，通过共模电感LF101滤除电源处理电路中的共模干扰。这里共模电感LF101可以采用T9*5*5的立式插件共模电感。

可选的，第一滤波电路20还包括共模电感LF102、电容CX101、电阻R101、电阻R103、电阻R104和电阻R110；共模电感LF102的第一端连接共模电感LF101的第二端，共模电感LF102的第二端连接整流电路30的第一输入端，共模电感LF102的第三端连接共模电感LF102的第四端，共模电感的第四端连接整流电路30的第二输入端；电容CX101的一端连接共模电感LF102的第一端，电容CX101的另一端连接共模电感LF102的第三端；电阻R101和电阻R103串联连接后连接共模电感LF102的第一端和共模电感LF102的第三端，电阻R104和电阻R110串联连接后连接共模电感LF102的第一端和共模电感LF102的第三端。具体的，整流电路30包括整流桥BD101，其对应两个输入端，分别为第一输入端和第二输入端，在整流桥BD101的输入端，可以通过与共模电感LF101并联连接的共模电感LF102及共模电感LF102的外围电路进一步对共模干扰进行抑制。此处可以理解，电容CX101、电阻R101、电阻R103、电阻R104和电阻R110与共模电感LF102共同形成的滤波电路可以有效的抑制150KHz到30MHz频段的干扰。共模电感LF102可以采用UU型的滤波器共模电感。在本实施例中，电阻R101和电阻R103串联连接的连接节点与电阻R104和电阻R110串联连接的连接节点相连接。

进一步的，本实用新型的一种三相供电电源还包括与第一滤波电路20连接的零点检测电路；零点检测电路包括电阻R120、电阻R123、电容C102、二极管D102和光耦U103；二极管D102的正极连接共模电感LF101的第四端，二极管D102的负极经串联连接的电容C102、电阻R120和电阻R123分别连接共模电感LF101的第二端和共模电感LF102的第一端；光耦U103的发光二极管正极连接二极管D102的负极，光耦U103的发光二极管负极连接二极管D102的正极。具体的，通过将零点检测电路与第一滤波电路20连接，通过第一滤波电路20滤除零点检测电路工作时产生的频率干扰。其具体是将零点检测电路设置在共模电感LF101和共模电感LF102之间，实现其对前后电路干扰的隔断。

可选的，第二滤波电路50包括共模电感LF201，电容C206和电容C207；共模电感LF201的第一端连接变压电路40的正输出端，共模电感LF201的第二端连接直流电压输出端60的正极，共模电感LF201的第三端连接变压电路40的负输出端，共模电感LF201的第四端连接直流电压输出端60的负极；电容C206的一端连接共模电感LF201的第一端，电容C206的另一端连接共模电感LF201的第三端；电容C207的一端连接共模电感LF201的第二端，电容C207的另一端连接共模电感LF201的第四端。具体的，经过变压电路40后的直流输出包括正极输出端和负极输出端，通常变压电路40可以包括变压器，变压器的同相端输出正电压，对应正极输出端，变压器的反相端输出负电压，对应为负极输出端，通常负极输出端为接地端。直流电压输出端60包括与变压电路40的正极输出端对应的正极和变压电路40的负极输出端对应的负极。共模电感LF201连接在变压电路40的正极输出端、负极输出端与直流电压输出端60的正极、负极之间，与电容C206和电容207共同实现电源处理电路中高频共模干扰。在该实施例中，共模电感LF201可以采用T9*5*3的立式插件共模电感。

可选的，如图2和图3所示，变压电路40包括变压器T101；变压器T101的初级线圈包括第一初级线圈T1和第二初级线圈T2，第一初级线圈T1设有第一初抽头4，第一初级线圈T1的同相端5与第一抽头4之间为顺向绕制的第一线圈N1，第一抽头4与第一初级线圈T1的反向端6之间为顺向绕制的第二线圈N2，第二初级线圈T2设有第二抽头2，第二初级线圈T2的同相端1与第二抽头2之间为顺向绕制的第三线圈N3，第二初级线圈T2的NC端与第二抽头2之间为顺向绕制的第四线圈N4，变压器T101的次级线圈T3为反向绕制的第五线圈N5。具体的，为了降低电源内部的干扰，该变压器的采用的线圈包括第一线圈N1、第二线圈N2、第三线圈N3、第四线圈N4和第五线圈N5，其中第一线圈N1为顺向密绕，其起始位置与第一初级线圈T1的同相端5对应，其结束位置与第一抽头4对应，可以采用设计图

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