CN210898902U - 一种电力安全智能电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力安全智能电源系统，包括依次连接的整流滤波电路、逆变电路、隔离滤波电路、监测电路以及和上述电路连接的微处理器，所述整流滤波电路用于将交流电整流成直流电，并通过滤波电路变成含有少量交流谐波的直流电；所述隔离滤波电路用于将用户电路与电网隔离，并利用滤波电路将高频交流电滤波；所述监测电路用于监视用户电路的电源参数；所述微处理器采用STM32F系列微控制器。本实用新型采用交流电高频隔离技术，通过隔离电路减小了隔离电源的体积，增大的电源的功率；通过监测电路实现对小电流漏电的监测，实现了用户电路的漏电流检测，保证检测的可靠性，从而防止用户电路触电事故的发生。

Description

一种电力安全智能电源系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统安全技术领域，具体是一种电力安全智能电源系统。

背景技术

用电安全一直是电力系统设计及应用中需要主要考虑的问题之一，目前的用电安全问题主要存在以下方面：(1)、目前的家用或者普通用户的交流电源是由电力系统直接提供的，用电的防止误触电措施大多采用漏电保护开关，但漏电保护的灵敏度太低，仍然存在不安全措施；(2)、现在用电一般都具有电流过流保护、漏电保护等设备，当漏电电流超过几十毫安时会自动切断电源，但对于电流的瞬间突变却没有措施，所以对于一些特殊情况、或者线路老化的用户可能会出现电火花，产生不安全因素；(3)、目前对于电网的电压不稳，虽然也有一些稳压器，但对于电网中存在的谐波、频率偏移、瞬态压降、电涌、高压脉冲、电线噪声等作用较小；(4)、对于大企业、用电大户，现在已经有设备能够对用户用电进行能效分析、能源管理，但对于普通用户还没有这类产品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电力安全智能电源系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电力安全智能电源系统，包括依次连接的整流滤波电路、逆变电路、隔离滤波电路、监测电路以及和上述电路连接的微处理器，其中，所述整流滤波电路用于将交流电整流成直流电，并通过滤波电路变成含有少量交流谐波的直流电；

所述隔离滤波电路用于将用户电路与电网隔离，并利用滤波电路将高频交流电滤波；

所述监测电路用于监视用户电路的电源参数；所述微处理器采用STM32F系列微控制器。

作为本实用新型进一步的方案：所述整流滤波电路包括直流稳压电源以及电源监视电路，至少包括一5V供电电压VCC、电源控制器PWR、低压差电压调节器LM1117以及多个相互并联的电容，所述低压差电压调节器LM1117的电压输入端与电源控制器PWR连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述电源监视电路包括一双电压比较器LM393，用来监视外部VCC输入电压和电路板的输出电压值。

作为本实用新型进一步的方案：所述隔离滤波电路包括线路电流和漏电流放大电路、RS485通信接口电路、RS232通信接口电路、键盘显示电路以及IGBT驱动接口及报警电路，其中，线路电流和漏电流放大电路包括以SGM8252运算放大器为核心的线路电流放大电路和漏电电流放大电路，用于放大电流互感器的信号，供微处理器测量。

作为本实用新型进一步的方案：所述RS485接口电路包括一SN75LBC184瞬态电压抑制差动收发器,用于与外部智能装置进行通信连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述RS232通信接口电路用于与外部具有RS4232接口智能装置进行有线通信或GPRS无线通信。

作为本实用新型进一步的方案：所述IGBT驱动接口及报警电路包括IGBT驱动板Header，IGBT驱动板Header与IGBT接口连接，用于控制IGBT逆变成标准的50赫兹的正弦电力电源。

作为本实用新型进一步的方案：所述监测电路的电压测量包括四组测量电路，每组测量电路均包括一插座接口，分别连接电力系统供电电压、用户电路供电电压、零线以及地线之间的电压接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用交流电高频隔离技术，通过隔离电路减小了隔离电源的体积，增大的电源的功率；

2、通过监测电路实现对小电流漏电的监测，实现了用户电路的漏电流检测，保证检测的可靠性，从而防止用户电路触电事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型中直流稳压电源的电路原理图。

图3为本实用新型中电源监视电路的电路原理图。

图4为本实用新型中线路电流和漏电流放大电路的电路原理图。

图5为本实用新型中RS485通信接口的电路原理图。

图6为本实用新型中RS232通信接口的电路原理图。

图7为本实用新型中键盘显示电路的电路原理图。

图8为本实用新型中IGBT驱动接口及报警电路的电路原理图。

图9为本实用新型中电力系统电压及用户用电电压的监测电路的电路原理图。

图10为本实用新型中微处理器的引脚电路原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种电力安全智能电源系统，包括依次连接的整流滤波电路、逆变电路、隔离滤波电路、监测电路以及和上述电路连接的微处理器，其中，所述整流滤波电路用于将交流电整流成直流电，并通过滤波电路变成含有少量交流谐波的直流电，整流滤波电路包括直流稳压电源以及电源监视电路，直流稳压电源是上述各种电路中传感器、测量电路、微处理器等各种电子元件可靠工作的必要条件，因此本系统采用多层稳压设计，保证了各个电路的可靠、稳定工作。

直流稳压电源电路图如图2所示：至少包括一供电电压VCC 5V、电源控制器PWR、一低压差电压调节器LM1117以及多个相互并联的电容，VCC 5V是外部直流稳压电源的输入电源，5V OUT是电路板的输出5V电源，电路板的输出电源是供给传感器等外部电路的5V电源，LM1117的电压输入端与电源控制器PWR连接，是二次稳压后给微处理器供电，多个电容的作用是分布到电路的多点，在多点对电源进行滤波，防止外部干扰对电源的影响；

电源监视电路如图3，包括一双电压比较器LM393，LM393输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受Vcc端电压值的限制，用来监视外部的VCC 5V输入电压和电路板的输出电压5V OUT是否正常，从而判断系统是否工作正常；

逆变电路用于将直流电逆变为高频交流电，因为高频交流电的产生，使隔离交流电路的体积大大缩小，降低了成本，增大了功率；

隔离滤波电路的作用是将用户电路与电网隔离，并利用滤波电路将高频交流电滤波，变成稳定、无谐波、无噪声的交流电，其包括线路电流和漏电流放大电路、RS485通信接口电路、RS232通信接口电路、键盘显示电路以及IGBT驱动接口及报警电路，其中，线路电流和漏电流放大电路电路图如图4，包括以SGM8252运算放大器为核心的线路电流放大电路和漏电电流放大电路，其作用是放大电流互感器的信号，供微处理器测量，从而判断电路中的电流和漏电流是否正常；RS485接口电路电路图如图5，包括一SN75LBC184瞬态电压抑制差动收发器,其作用是可以与外部智能装置进行通信，如智能电表等，可以与外部具有RS485接口的智能装置连成网络；RS232通信接口电路如图6，包括一MAX3232CUE集成电路芯片，其作用是可以与外部具有RS4232接口智的能装置进行通信，比如可以通过WiFi接口电路与Internet网络连接，也可以通过GPRS接口电路与GPRS网络连接，从而方便与不同的网络进行连接；键盘显示电路如图7，用于显示系统的各种参数；IGBT驱动接口及报警电路如图8，IGBT接口连接IGBT驱动板Header，控制IGBT逆变成标准的50赫兹的正弦电力电源，使用户用电电路与电力系统隔离，保证了用户用电电路的安全，同时，该接口可以监控IGBT驱动电路的工作状态，在出现异常时及时通过报警电路进行声音报警处理，保证用户的可靠用电；

监测电路电路图如图9，其用于监视用户电路的漏电流、电源、电流等多种电源参数，供M微处理器计算得到用户电路中的各种可靠参数，从而判断电路的运行状态，为了保证系统的可靠工作，监测电路的电压测量包括四组测量电路，每组测量电路均包括一插座接口，各组测量电路分别测量电力系统供电电压和用户电路供电电压，以及零线与地线之间的电压，在系统的接地线路出现异常时及时报警，保证用户用电电路的安全；

微处理器引脚电路如图10，微处理器采用STM32F系列微控制器为核心，可分析用户的用电规律及各种电器性能，从而为用户提供高效的能效分析、能源管理。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种电力安全智能电源系统，其特征在于：包括依次连接的整流滤波电路、逆变电路、隔离滤波电路、监测电路以及和上述电路连接的微处理器，其中，所述整流滤波电路用于将交流电整流成直流电，并通过滤波电路变成含有少量交流谐波的直流电；

所述隔离滤波电路用于将用户电路与电网隔离，并利用滤波电路将高频交流电滤波；

所述监测电路用于监视用户电路的电源参数，供微处理器利用快速傅里叶变换算法得到用户电路中的参数；所述微处理器采用STM32F系列微控制器。

2.根据权利要求1所述的一种电力安全智能电源系统，其特征在于：所述整流滤波电路包括直流稳压电源以及电源监视电路，至少包括一5V供电电压VCC、电源控制器PWR、低压差电压调节器LM1117以及多个相互并联的电容，所述低压差电压调节器LM1117的电压输入端与电源控制器PWR连接。

3.根据权利要求2所述的一种电力安全智能电源系统，其特征在于：所述电源监视电路包括一双电压比较器LM393，用来监视外部VCC输入电压和电路板的输出电压值。

4.根据权利要求1所述的一种电力安全智能电源系统，其特征在于：所述隔离滤波电路包括线路电流和漏电流放大电路、RS485通信接口电路、RS232通信接口电路、键盘显示电路以及IGBT驱动接口及报警电路，其中，线路电流和漏电流放大电路包括以SGM8252运算放大器为核心的线路电流放大电路和漏电电流放大电路，用于放大电流互感器的信号，供微处理器测量。

5.根据权利要求4所述的一种电力安全智能电源系统，其特征在于：所述RS485接口电路包括一SN75LBC184瞬态电压抑制差动收发器,用于与外部智能装置进行通信连接。

6.根据权利要求4所述的一种电力安全智能电源系统，其特征在于：所述RS232通信接口电路用于与外部具有RS4232接口智能装置进行有线通信或GPRS无线通信。

7.根据权利要求4所述的一种电力安全智能电源系统，其特征在于：所述IGBT驱动接口及报警电路包括IGBT驱动板Header，IGBT驱动板Header与IGBT接口连接，用于控制IGBT逆变成标准的50赫兹的正弦电力电源。

8.根据权利要求1所述的一种电力安全智能电源系统，其特征在于：所述监测电路的电压测量包括四组测量电路，每组测量电路均包括一插座接口，分别连接电力系统供电电压、用户电路供电电压、线以及地线之间的电压接口。

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