CN214335043U - 一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路 - Google Patents

一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路 Download PDF

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杨盛德
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Abstract

本实用新型公开了一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，包括输出变压器电路、输出电参量检测电路、数字功放电路、D/A转换电路、主控MCU电路、无线通信电路、锂电池供电管理电路、保护电路和人机交互电路，输出变压器电路包括输出变压器和三个限流电阻，输出变压器电路的三相输入信号UA、UB和UC均与数字功放电路的输出端电性连接。本实用新型在母线不带电状态下对计量回路一二次侧回路进行接线检查，要求三相测试程控源自带电池组，能够输出三相带相位的可调电压，电流信号，并有足够幅度和功率满足后级检测要求，具有小型化、便携化、方便收纳和现场操作的优点。

Description

一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路
技术领域
本实用新型涉及电测技术领域，特别涉及一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路。
背景技术
目前，高、低压计量柜内安装PT、CT、电能表、采集终端及联合接线盒，是高、低压电能计量安装业务的常规工作，但现有的用户侧计量柜特别是10KV及以下的中低压用户的计量二次回路的安装调试工作模式还比较落后；由于装接作业完成后用户通常处于无负荷不通电状态，导致不能判断计量回路的安装是否正确，往往由于人为因素和操作不规范导致计量二次回路接线错误，给电网和客户造成不必要的损失和纠纷。
目前市场上现有的三相程控电源一般体积大，很笨重，没有内部电池组，无法在没有外部电源下工作，成本高，操作复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，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：一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，包括输出变压器电路、输出电参量检测电路、数字功放电路、D/A转换电路、主控MCU电路、无线通信电路、锂电池供电管理电路、保护电路和人机交互电路，所述输出变压器电路包括输出变压器和三个限流电阻，所述输出变压器电路的三相输入信号UA、UB和UC均与数字功放电路的输出端电性连接，所述输出变压器电路的输出电路UA/Ia、UB/Ib、UC/Ic、Ia0、Ib0、Ic0和UN信号端分别与人机交互电路的单元电压电流输出线电性连接，所述输出变压器的输出电路UA/Ia、UB/Ib、UC/Ic和UN与限流电阻两端Ia0、Ia-、Ib0、Ib-、Ic0和Ic-信号分别电性连接到输出电参量检测电路的电压电流输入端。
优选的，所述数字功放电路的输入驱动信号UAAC、UBAC和UCAC分别电性连接于D/A转换电路的D/A输出端，所述数字功放电路的过载过流保护信号UABJ_IN、UBBJ_IN和UCBJ_IN分别电性连接于保护电路上。
优选的，所述主控MCU电路的串行SPI控制总线JL-CS、JL-CLK、JL-SDO、JL-SDI和JL-RST分别电性连接于输出电参量检测电路上。
优选的，所述主控MCU电路的数字接口D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15、A0和A1信号分别电性连接于D/A转换电路。
优选的，所述主控MCU电路的UART串口U2RX和U2TX信号分别电性连接于无线通信电路上。
优选的，所述主控MCU电路的串行SPI接口LOAD、SPI_CLK、CS_165和SPI_R信号电性连接于保护电路上。
优选的，所述主控MCU电路的串行SPI与IO输入SPI_TX、SPI_CLK、CS_595和RUN-STOP信号电性连接于人机交互电路。
优选的，所述主控MCU电路与锂电池供电管理电路电性连接。
本实用新型的技术效果和优点：
在母线不带电状态下对计量回路一二次侧回路进行接线检查，要求三相测试程控源自带电池组，能够输出三相带相位的可调电压，电流信号，并有足够幅度和功率满足后级检测要求，具有小型化、便携化、方便收纳和现场操作的优点。
附图说明
图1为本发明高压计量回路的三相程控测试电源原理框图。
图2为本发明输出变压器电路的电路图。
图3为本发明输出变压器电路与输出电参量检测电路之间电流采集通道电路图。
图4为本发明三相输入信号UA、UB和UC和数字功放电路部相连电路图。
图5为本发明数字功放电路输入驱动信号UAAC、UBAC和UCAC分别接D/A转换电路的电路图。
图6为本发明D/A转换电路的数字接口信号接主控MCU电路的电路图。
图7为本发明主控MCU电路的UART串口U2RX和U2TX信号分别无线通信电路的电路图。
图8为本发明锂电池供电管理电路的电路图。
图9为本发明三相电源过载过流保护电路的电路图。
图10为本发明三相电源输出电路图。
图中：1、输出变压器电路；101、输出变压器；102、限流电阻；2、输出电参量检测电路；3、数字功放电路；4、D/A转换电路；5、主控MCU电路；6、无线通信电路；7、锂电池供电管理电路；8、保护电路；9、人机交互电路组成。
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。
本实用新型提供了如图1-10所示的一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，包括输出变压器电路1、输出电参量检测电路2、数字功放电路3、D/A转换电路4、主控MCU电路5、无线通信电路6、锂电池供电管理电路7、保护电路8和人机交互电路9，输出变压器电路1包括输出变压器101和三个限流电阻102；
输出变压器电路1的三相输入信号UA、UB和UC均与数字功放电路3的输出端电性连接，输出变压器电路1的输出电路UA/Ia、UB/Ib、UC/Ic、Ia0、Ib0、Ic0和UN信号端分别与人机交互电路9的单元电压电流输出线电性连接，输出变压器101的输出电路UA/Ia、UB/Ib、UC/Ic和UN与限流电阻两端Ia0、Ia-、Ib0、Ib-、Ic0和Ic-信号分别电性连接到输出电参量检测电路2的电压电流输入端；
数字功放电路3的输入驱动信号UAAC、UBAC和UCAC分别电性连接于D/A转换电路4的D/A输出端，数字功放电路3的过载过流保护信号UABJ_IN、UBBJ_IN和UCBJ_IN分别电性连接于保护电路8上；
主控MCU电路5的串行SPI控制总线JL-CS、JL-CLK、JL-SDO、JL-SDI和JL-RST分别电性连接于输出电参量检测电路2上，主控MCU电路5的数字接口D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15、A0和A1信号分别电性连接于D/A转换电路4，主控MCU电路5的UART串口U2RX和U2TX信号分别电性连接于无线通信电路6上，主控MCU电路5的串行SPI接口LOAD、SPI_CLK、CS_165和SPI_R信号电性连接于保护电路8上，主控MCU电路5的串行SPI与IO输入SPI_TX、SPI_CLK、CS_595和RUN-STOP信号电性连接于人机交互电路9，主控MCU电路5与锂电池供电管理电路7电性连接。
本实用新型工作原理：
对各个模块之间的连接关系和原理进行分述：
S1：输出变压器电路
输出变压器电路如图2所示，变压器二次侧第一组线圈构成一个三相四线电压源输出（变压器二次侧第一组线圈通过UN把异名端连在一起构成星型接法组成三相四线电源），二次侧第二组线圈通过限流电阻将电压信号转换成电流信号形成三个独立的电流源输出（变压器第二组线圈通过限流电阻和负载回路CT相连构成三个独立的电流环，参考如图1负载部分）；
其中三相输入信号UA、UB和UC和数字功放电路部相连参考图4；
S2：输出电参量检测电
输出电参量检测电路包括电能计量单元、电压取样单元、电流取样单元和电能计量芯片，通过对输出电压电流的实时采样，精确计算三相源的输出电压有效值、电流有效值、频率值、相位值、功率值和电能值，提高三相电源输出的精度和稳定度；
电压电流输入UA/Ia、UB/Ib、UC/Ic、UN、Ia0、Ia-、Ib0、Ib-、Ic0和Ic-分别连接到输出变压器的输出端参考图2；
串行SPI控制总线JL-CS、JL-CLK、JL-SDO、JL-SDI和JL-RST分别接主控MCU电路参考图6；
S3：数字功放电
数字功放电路由输入比例放大电路、数字功放芯片电路和输出滤波电路组成，其中数字功放芯片内部包括信号调理、PWM调制、驱动和H桥转换电路，功能是完成对D/A转换信号功率放大，驱动输出变压带动三相测试源负载；
输出信号UA、UB和UC分别连接输出变压器电路参考图2；
输入驱动信号UAAC、UBAC和UCAC分别接D/A转换电路参考图5；
过载过流保护信号UABJ_IN、UBBJ_IN和UCBJ_IN分别接保护电路参考图9；
S4：D/A转换电路
D/A转换电路包括并口数据输入接口、D/A转换芯片和输出缓冲放大器；
D/A输出信号UAAC、UBAC和UCAC分别接数字功放电路参考如4；
数字接口D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15、A0和A1信号分别接主控MCU电路参考图6；
S5：主控MCU电路
主控MCU电路采用STM32F407-ZGT主控CPU，主要功能完成波形合成、D/A数模电路控制、输出电参量检测电路控制、数据处理、欠压检测、过载过流保护电路控制、无线通信命令解析、命令处理、电源控制和人机交互控制功能；
串行SPI控制总线JL-CS、JL-CLK、JL-SDO、JL-SDI和JL-RST分别接输出电参量检测电路参考图3；
数字接口D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15、A0和A1信号分别接D/A转换电路参考图5；
UART串口U2RX，U2TX信号分别无线通信电路参考图7；
串行SPI接口LOAD，SPI_CLK，CS_165，SPI_R信号接保护电路参考图9；
串行SPI和IO输入SPI_TX，SPI_CLK，CS_595，RUN-STOP信号接人机交互电路参考图10；
S6：无线通信电路
无线通信模块有蓝牙HC-05模块通过UART串口透传完成；
UART串口U2RX和U2TX信号分别接主控MCU电路参考图6；
S7：锂电池供电管理电路
锂电池供电管理电路包括锂电池充放电管理芯片IP5328P、锂电保护电路、锂电池、TYPE-C接口电路和DCDC电路（+5V转3.3V），主要完成锂电池的充放电管理、锂电欠压和过流保护，为整机其他电路提供电源能量，+5V和3.3V为供电电源，BAT+和BAT-为锂电池正负极；
S8：保护电路
三相电源过载，过流保护电路如图9所示，由保护芯片电路够成，实时接收数字功放的过载，过流报警信号；
其中UABJ_IN，UBBJ_IN，UCBJ_IN报警输入信号连接到数字功放电路参考图4；
串行SPI接口LOAD，SPI_CLK，CS_165，SPI_R信号接主控MCU电路参考图6
S9：人机交互电路
人机交互电路主要包括三相电压电流输出端子、三相电源输出按键启动/停止按钮和三相电源输出指示，主要功能方便用户操控，电源状态指示，电压电流线束连接；
输入/输出UA/Ia、UB/Ib、UC/Ic、Ia0、Ib0、Ic0和UN信号分别连接输出变压器和三相计量回路负载参考图1和图2所示；
串行SPI和IO输入SPI_TX、SPI_CLK、CS_595和RUN-STOP信号分别连接主控MCU电路参考图6所示。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，包括输出变压器电路（1）、输出电参量检测电路（2）、数字功放电路（3）、D/A转换电路（4）、主控MCU电路（5）、无线通信电路（6）、锂电池供电管理电路（7）、保护电路（8）和人机交互电路（9），其特征在于，所述输出变压器电路（1）包括输出变压器（101）和三个限流电阻（102），所述输出变压器电路（1）的三相输入信号UA、UB和UC均与数字功放电路（3）的输出端电性连接，所述输出变压器电路（1）的输出电路UA/Ia、UB/Ib、UC/Ic、Ia0、Ib0、Ic0和UN信号端分别与人机交互电路（9）的单元电压电流输出线电性连接，所述输出变压器（101）的输出电路UA/Ia、UB/Ib、UC/Ic和UN与限流电阻两端Ia0、Ia-、Ib0、Ib-、Ic0和Ic-信号分别电性连接到输出电参量检测电路（2）的电压电流输入端。
2.根据权利要求1所述的一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，其特征在于，所述数字功放电路（3）的输入驱动信号UAAC、UBAC和UCAC分别电性连接于D/A转换电路（4）的D/A输出端，所述数字功放电路（3）的过载过流保护信号UABJ_IN、UBBJ_IN和UCBJ_IN分别电性连接于保护电路（8）上。
3.根据权利要求1所述的一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，其特征在于，所述主控MCU电路（5）的串行SPI控制总线JL-CS、JL-CLK、JL-SDO、JL-SDI和JL-RST分别电性连接于输出电参量检测电路（2）上。
4.根据权利要求1所述的一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，其特征在于，所述主控MCU电路（5）的数字接口D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15、A0和A1信号分别电性连接于D/A转换电路（4）。
5.根据权利要求1所述的一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，其特征在于，所述主控MCU电路（5）的UART串口U2RX和U2TX信号分别电性连接于无线通信电路（6）上。
6.根据权利要求1所述的一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，其特征在于，所述主控MCU电路（5）的串行SPI接口LOAD、SPI_CLK、CS_165和SPI_R信号电性连接于保护电路（8）上。
7.根据权利要求1所述的一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，其特征在于，所述主控MCU电路（5）的串行SPI与IO输入SPI_TX、SPI_CLK、CS_595和RUN-STOP信号电性连接于人机交互电路（9）。
8.根据权利要求1所述的一种用于无源二次回路的三相程控测试电源电路，其特征在于，所述主控MCU电路（5）与锂电池供电管理电路（7）电性连接。
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