一种三相电回路的控制电路的制作方法

本发明涉及三相电技术领域，尤其涉及一种三相电回路的控制电路。

背景技术：

三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电。三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线制，其中三条线路分别代表a、b、c三相，另一条是中性线。

现有技术中，三相电回路的导通或断开一般采用手动操作，使用不便。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种三相电回路的控制电路，旨在解决现有技术中采用手动操作，使用不便的问题。

本发明实施例提供的一种三相电回路的控制电路，连接在三相电源和用电设备之间，所述控制电路包括电压转换模块、降压模块、三相继电开关模块、主控模块、通信模块和本地开关模块。

电压转换模块分别连接三相电源、降压模块和三相继电开关模块，降压模块分别与主控模块、通信模块和本地开关模块连接，三相继电开关模块连接在三相电源和用电设备之间，主控模块还分别与三相继电开关模块、通信模块和本地开关模块连接。

电压转换模块接入三相电源的三相交流电输出第一直流电给三相继电开关模块提供电源，降压模块接收第一直流电压进行降压处理后输出第二直流电分别给主控模块、通信模块和本地开关模块提供电源，通信模块与外部通信装置进行无线通信，外部通信装置发送第一开关控制信号给通信模块，通信模块将第一开关控制信号通过转发给主控模块，主控模块根据第二开关控制信号控制三相继电开关模块的导通或断开。

在一个实施例中，电压转换模块包括第一电压转换单元、第二电压转换单元和第三电压转换单元。

在一个实施例中，第一电压转换单元、第二电压转换单元和第三电压转换单元为结构相同的电压转换单元。

电压转换单元包括保护子单元、整流子单元和电压转换子单元。

保护子单元的第一输入端为电压转换单元的第一输入端，保护子单元的第二输入端为电压转换单元的第二输入端，保护子单元的第一输出端和第二输出端分别与整流子单元的第一输入端和第二输入端一一对应连接，整流子单元的输出端接电压转换子单元的输入端，电压转换子单元的输出端为电压转换单元的输出端。

在一个实施例中，降压模块包括降压转换器。

在一个实施例中，三相继电开关模块包括第一继电开关单元、第二继电开关单元和第三继电开关单元。

在一个实施例中，第一继电开关单元、第二继电开关单元和第三继电开关单元为结构相同的继电开关单元。

继电开关单元包括继电器子单元和开关控制子单元。

继电器子单元的输入端与三相电源连接，继电器子单元的输出端与用电设备连接，继电器子单元的第一受控端和第二受控端与开关控制子单元的第一输出端和第二输出端一一对应连接，开关控制子单元的第一输入端和第二输入端分别与主控模块连接。

在一个实施例中，所述控制电路还包括计量模块。

计量模块分别与三相电源、主控模块和降压模块连接。

计量模块采集三相交流电的电压参数和电流参数发送给主控模块，降压模块给计量模块提供电源。

在一个实施例中，计量模块包括电压采集单元、电流采集单元和计量单元。

电压采集单元的输入端接三相电源，电压采集单元的输出端接计量单元，电流采集单元的输出端接计量单元，计量单元的数据通信端接主控模块的计量数据端。

在一个实施例中，所述控制电路还包括与主控模块连接的实时时钟模块。

在一个实施例中，所述控制电路还包括与主控模块连接的存储模块。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过通信模块与外部通信装置进行无线通信，外部通信装置发送第一开关控制信号给通信模块，通信模块将第一开关控制信号通过转发给主控模块，主控模块根据第二开关控制信号控制三相继电开关模块的导通或断开。实现了三相电回路的远程控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例提供的三相电回路的控制电路的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的图1中电压转换模块的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的电压转换单元的电路结构示意图；

图4为本发明的一个实施例提供的图1中降压模块的电路结构示意图；

图5为本发明的一个实施例提供的图1中三相继电开关模块的电路结构示意图；

图6为本发明的一个实施例提供的计量模块的电路结构示意图；

图7为本发明的一个实施例提供的图1中本地开关模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

图1示出了本发明一实施例所提供的一种三相电回路的控制电路100的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明实施例所提供的一种三相电回路的控制电路100，连接在三相电源200和用电设备300之间，三相电回路的控制电路100包括电压转换模块110、降压模块120、三相继电开关模块130、主控模块140、通信模块150和本地开关模块160。

电压转换模块110分别连接三相电源200、降压模块120和三相继电开关模块130，降压模块120分别与主控模块140、通信模块150和本地开关模块160连接，三相继电开关模块130连接在三相电源200和用电设备300之间，主控模块140还分别与三相继电开关模块130、通信模块150和本地开关模块160连接。

电压转换模块110接入三相电源200的三相交流电输出第一直流电+15v给三相继电开关模块130提供电源，降压模块120接收第一直流电压+15v进行降压处理后输出第二直流电+3.3v分别给主控模块140、通信模块150和本地开关模块160提供电源，通信模块150与外部通信装置进行无线通信，外部通信装置发送第一开关控制信号给通信模块150，通信模块150将第一开关控制信号通过转发给主控模块140，主控模块140根据第二开关控制信号控制三相继电开关模块130的导通或断开。

在一个实施例中，本地开关模块160能够获得用户手动输入的第二开关控制信号，例如用户操作本地开关模块160中的按键，本地开关模块160将第二开关控制信号发送给主控模块140，主控模块140根据第二开关控制信号控制三相继电开关模块130的导通或断开。实现了本地控制。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，图1中的电压转换模块110包括第一电压转换单元111、第二电压转换单元112和第三电压转换单元113。

本实施例中，第一电压转换单元111接入三相电源200的a相交流电，第二电压转换单元112接入三相电源200的b相交流电，第三电压转换单元113接入三相电源200的c相交流电。由于三相电源200的三相可能都供电，也可能其中某一相断电，故本实施例采用三个电压转换单元，三相电源200中有一相供电正常，电压转换模块110都可以输出第一直流电+15v，从而实现三相电回路的控制电路100的正常工作。

本实施例中，第一电压转换单元111的第一输入端接三相电源200的a相端ua，第一电压转换单元111的第二输入端接三相电源200的中性线端un，第一电压转换单元111的输出端输出第一直流电+15v。第二电压转换单元112的第一输入端接三相电源200的b相端ub，第二电压转换单元112的第二输入端接三相电源200的中性线端un，第二电压转换单元112的输出端输出第一直流电+15v。第三电压转换单元113的第一输入端接三相电源200的c相端uc，第三电压转换单元113的第二输入端接三相电源200的中性线端un，第三电压转换单元113的输出端输出第一直流电+15v。

在一个实施例中，参见图3，第一电压转换单元111、第二电压转换单元112和第三电压转换单元113为结构相同的电压转换单元。

电压转换单元包括保护子单元1111、整流子单元1112和电压转换子单元1113。

保护子单元1111的第一输入端为电压转换单元的第一输入端，保护子单元1111的第二输入端为电压转换单元的第二输入端，保护子单元1111的第一输出端和第二输出端分别与整流子单元1112的第一输入端和第二输入端一一对应连接，整流子单元1112的输出端接电压转换子单元1113的输入端，电压转换子单元1113的输出端为电压转换单元的输出端。

在具体应用中，电压转换单元输出第一直流电+15v。

在一个实施例中，参见图3，保护子单元1111包括电阻r2、压敏电阻rv1和热敏电阻ptc1。

电阻r2的第一端为保护子单元1111的第一输入端，电阻r2的第二端与压敏电阻rv1的第一端和热敏电阻ptc1的第一端共接，热敏电阻ptc1的第二端为保护子单元1111的第一输出端，压敏电阻rv1的第二端分别为保护子单元1111的第二输入端和第二输出端。

本实施例中，保护子单元1111起到过压和过流保护作用，当其输入端的交流电过压或者过流时，保护子单元1111断开。压敏电阻rv1两端的电压过大时(例如大于800v)，其发生短路。热敏电阻ptc1的作用相当于保险丝，电流过大时发热，过热熔断。

在一个实施例中，参见图3，整流子单元1112包括第一安规电容cx1、第二安规电容cx2、电阻r7、电阻r11、电阻r14、电阻r3、电阻r8、电阻r15、电阻r18、电容c3、电容c8、电容c9、共模电感t2和整流桥d4。

第一安规电容cx1的第一端与电阻r7的第一端和共模电感t2的第一输入端共接形成整流子单元1112的第一输入端，第二安规电容cx2的第一端与电阻r14的第一端和共模电感t2的第二输入端共接形成整流子单元1112的第二输入端，第一安规电容cx1的第二端接第二安规电容cx2的第二端，电阻r7的第二端接电阻r11的第一端，电阻r11的第二端接电阻r14的第二端，共模电感t2的第一输出端和第二输出端与整流桥d4的第二端和第四端一一对应连接，整流桥d4的第一端与电容c3的第一端和电阻r3的第一端共接形成整流子单元1112的输出端，整流桥d4的第三端与电容c8的第一端、电容c9的第一端和电阻r18的第一端共接于地，电容c3的第二端、电容c8的第二端、电阻r8的第一端与电阻r15的第一端共接，电阻r15的第二端、电阻r18的第二端与电容c9的第二端共接。

在具体应用中，整流桥d4的型号为md7s。

在一个实施例中，参见图3，电压转换子单元1113包括电源管理芯片u2、变压器t1、光电耦合器u3、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第五二极管d5、并联二极管q1、电阻r5、电阻r6、电阻r24、电阻r25、电阻r1、电阻r16、电阻r12、电阻r10、电阻r26、电阻r19、电阻r22、电阻r27、电容c2、电容c1、电容c6、电容c4、电容c5、电容c16、电容c17、电容c18和电容c15。

电阻r5的第一端与电阻r6的第一端和变压器t1的第一端共接形成电压转换子单元1113的输入端，电阻r5的第二端与电容c2的第一端和第五二极管d5的阴极共接，电阻r6的第二端接电容c2的第二端，第五二极管d5的阳极与变压器t1的第二端和电源管理芯片u2的第五脚共接，变压器t1的第七端与第二二极管d2的阳极和电阻r1的第一端共接，电阻r1的第二端接电容c1的第一端，电容c1的第二端与第二二极管d2的阴极、电阻r12的第一端、电容c6的第一端、电容c4的第一端、电容c5的第一端、电阻r10的第一端和第一二极管d1的阳极共接，第一二极管d1的阴极为电压转换子单元1113的输出端，电容c6的第二端、电容c4的第二端与电容c5的第二端共接于地，电源管理芯片u2的第一脚与电容c16的第一端和光电耦合器u3的集电极共接，电容c16的第二端与电阻r26的第一端、电容c17的第一端、电容c18的第一端和光电耦合器u3的发射极共接于地，电源管理芯片u2的第三脚接电阻r26的第二端，电源管理芯片u2的第四脚与电阻r16的第一端、电容c17的第二端和电容c18的第二端共接，电阻r16的第二端接第三二极管d3的阴极，变压器t1的第四端和第六端共接于地，变压器t1的第五端接第三二极管d3的阳极，光电耦合器u3的阳极与电阻r12的第二端和电阻r19的第一端共接，电阻r10的第二端与电容c15的第一端、电阻r27的第一端和并联二极管q1的参考极共接，电阻r27的第二端和并联二极管q1的阳极共接于地，光电耦合器u3的阴极与电阻r19的第二端、电阻r22的第一端和并联二极管q1的阴极共接，电阻r22的第二端接电容c15的第二端，电源管理芯片u2第七脚与电阻r24的第一端和电阻r25的第一端共接，电源管理芯片u2第八脚与电阻r24的第二端和电阻r25的第二端共接于地。

在具体应用中，电源管理芯片u2的型号为hf900，光电耦合器u3的型号为pc817，并联二极管q1的型号为kia431。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，图1中的降压模块120包括降压转换器u2。

在一个实施例中，参见图3，降压模块120包括降压转换器u2、电阻r49、电阻r50、电阻r51、电阻r53、电容c43、电容c37、电容c41、电容c34、电容c27、电容c31、电感l4和第八稳压管d8。

降压转换器u2的第一脚接电阻r50的第一端，电阻r50的第二端接电容c43的第一端，降压转换器u2的第二脚与电阻r51的第一端共接于地，降压转换器u2的第三脚与电阻r51的第二端和电阻r53的第一端共接，降压转换器u2的第四脚接电阻r49的第一端，降压转换器u2的第五脚与电阻r49的第二端、电容c37的第一端和电容c41的第一端共接形成降压模块120的输入端，降压转换器u2的第六脚与电容c43的第二端、第八稳压管d8的阳极和电感l4的第一端共接，电感l4的第二端与电容c34的第一端、电容c27的第一端、电容c31的第一端和电阻r53的第二端共接形成降压模块120的输出端，电容c37的第二端与电容c41的第二端、电容c34的第二端、电容c27的第二端和电容c31的第二端共接于地。

在具体应用中，降压转换器u2的型号为mp2359。

本实施例中，降压模块120的输入端接入第一直流电+15v，将第一直流电+15v转换为第二直流电+3.3v后，其输出端输出第二直流电+3.3v。

在本发明的一个实施例中，图1中的三相继电开关模块130包括第一继电开关单元、第二继电开关单元和第三继电开关单元。

本实施例中，第一继电开关单元接在三相电源200的a相回路中，用于在主控模块140控制下导通或者断开三相电源200的a相回路。第二继电开关单元接在三相电源200的b相回路中，用于在主控模块140控制下导通或者断开三相电源200的b相回路。第三继电开关单元接在三相电源200的c相回路中，用于在主控模块140控制下导通或者断开三相电源200的c相回路。

在一个实施例中，第一继电开关单元、第二继电开关单元和第三继电开关单元为结构相同的继电开关单元。

继电开关单元包括继电器子单元1301和开关控制子单元1302，继电器子单元1301的输入端与三相电源200连接，继电器子单元1301的输出端与用电设备300连接，继电器子单元1301的第一受控端和第二受控端与开关控制子单元1302的第一输出端和第二输出端一一对应连接，开关控制子单元1302的第一输入端和第二输入端分别与主控模块140连接。

本实施例中，开关控制子单元1302在主控模块140的控制下控制继电器子单元1301的导通或者断开。

在一个实施例中，参见图5，继电器子单元1301包括继电器rj1。

继电器rj1的第一输入端lin、第二输入端lout、第一受控端ra1和第二受控端ra2分别为继电器子单元1301的第一输入端、第二输入端、第一受控端和第二受控端。

在具体应用中，继电器rj1的型号为adjh23112。

在一个实施例中，参见图5，开关控制子单元1302包括第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第五三极管q5、稳压管tvs1、电阻r118、电阻r116、电阻r119、电阻r115、电阻r117、电阻r120、电阻r121和电容c70。

第二三极管q2的发射极与第三三极管q3的发射极、电容c70的第一端和电阻r118的第一端共接，电容c70的第二端接地，电阻r118的第二端接第一直流电+15v，第三三极管q3的集电极与稳压管tvs1的第一端、第四三极管q4的集电极和电阻r116的第一端共接形成开关控制子单元1302的第一输出端，第二三极管q2的基极接电阻r116的第二端，第二三极管q2的集电极与稳压管tvs1的第二端、第五三极管q5的集电极和电阻r119的第一端共接形成开关控制子单元1302的第二输出端，第三三极管q3的基极接电阻r119的第二端，第四三极管q4的发射极与第五三极管q5的发射极、电阻r117的第一端和电阻r120的第一端共接于地，第四三极管q4的基极与电阻r117的第二端和电阻r115的第一端共接，电阻r115的第二端为开关控制子单元1302的第一输入端，第五三极管q5的基极与电阻r120的第二端和电阻r121的第一端共接，电阻r121的第二端为开关控制子单元1302的第二输入端。

在具体应用中，第二三极管q2和第三三极管q3均为pnp型三极管，第四三极管q4和第五三极管q5均为npn型三极管。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，三相电回路的控制电路100还包括计量模块170。

计量模块170分别与三相电源200、主控模块140和降压模块120连接。

计量模块170采集三相交流电的电压参数和电流参数发送给主控模块140，降压模块120给计量模块170提供电源。

在一个实施例中，参见图6，计量模块170包括电压采集单元171、电流采集单元172和计量单元173。

电压采集单元171的输入端接三相电源200，电压采集单元171的输出端接计量单元173，电流采集单元172的输出端接计量单元173，计量单元173的数据通信端接主控模块140的计量数据端。

在一个实施例中，参见图6，电压采集单元171包括第一电压采集子单元1711、第二电压采集子单元1712和第三电压采集子单元1713。

第一电压采集子单元1711采集三相交流电的a相电压，第二电压采集子单元1712采集三相交流电的b相电压，第三电压采集子单元1713采集三相交流电的c相电压。

第一电压采集子单元1711、第二电压采集子单元1712和第三电压采集子单元1713为结构相同的电压采集子单元。

在一个实施例中，参见图6，电压采集子单元包括电压互感器ct、电阻r60、电阻r61、电阻r62、电阻r63、电容c46和电容c47。

电阻r60的第一端为电压采集单元171的第一输入端，电压互感器ct的第一输入端接电阻r60的第二端，电压互感器ct的第二输入端为电压采集单元171的第二输入端，电压互感器ct的第一输出端与电阻r61的第一端、电阻r63的第一端、电容c46的第一端和电容c47的第一端共接于地，电压互感器ct的第二输出端与电阻r61的第二端和电阻r62的第一端共接，电阻r62的第二端与电容c46的第二端共接形成电压采集单元171的第一输出端，电阻r63的第二端与电容c47的第二端共接形成电压采集单元171的第二输出端。

在一个实施例中，参见图6，电流采集单元172包括第一电流采集子单元1721、第二电流采集子单元1722和第三电流采集子单元1723。

第一电流采集子单元1721采集三相交流电的a相电流，第二电流采集子单元1722采集三相交流电的b相电流，第三电流采集子单元1723采集三相交流电的c相电流。

第一电流采集子单元1721、第二电流采集子单元1722和第三电流采集子单元1723为结构相同的电流采集子单元。

电流采集子单元包括电流互感器pt、电阻r64、电阻r65、电阻r66、电阻r67、电容c40和电容c41。

电流互感器pt的第一输出端与电阻r65的第一端和电阻r67的第一端共接，电阻r67的第二端与电容c41的第一端共接形成电流采集单元172的第一输出端，电流互感器pt的第二输出端与电阻r64的第一端和电阻r66的第一端共接，电阻r66的第二端与电容c40的第一端共接形成电流采集单元172的第二输出端，电阻r64的第二端、电阻r65的第二端、电容c40的第二端和电容c41的第二端共接于地。

在一个实施例中，计量单元173包括计量芯片。计量芯片的型号为att7022e。

如图7所示，在本发明的一个实施例中，图1中的本地开关模块160包括第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3、电阻r146、电阻r147、电阻r148、电阻r149、电阻r150、电阻r151、电容c81、电容c82和电容c83。

第一开关s1的第一端与电阻r146的第一端、电阻r147的第一端和电容c81的第一端共接，电阻r147的第二端为本地开关模块160的第一输出端k1，第二开关s2的第一端与电阻r148的第一端、电阻r149的第一端和电容c82的第一端共接，电阻r149的第二端为本地开关模块160的第二输出端k2，第三开关s3的第一端与电阻r150的第一端、电阻r151的第一端和电容c83的第一端共接，电阻r151的第二端为本地开关模块160的第三输出端k3，电阻r146的第二端、电阻r148的第二端与电阻r150的第二端共接第二直流电+3.3v，第一开关s1的第二端、电容c81的第二端、第二开关s2的第二端、电容c82的第二端、第三开关s3的第二端与电容c83的第二端共接于地。

在本发明的一个实施例中，三相电回路的控制电路100还包括与主控模块140连接的实时时钟模块。

实时时钟模块能过获得本地时间，可以实现在白天时控制用电设备300断电，例如照明设备。

在本发明的一个实施例中，三相电回路的控制电路100还包括主控模块140连接的存储模块。

存储模块用于存储主控模块140中的数据，例如计量数据。

在具体应用中，存储模块包括可编程存储器。可编程存储器的型号为at24c16bn-sh。

在一个实施例中，通信模块180包括射频通信接口。

在具体应用中，射频通信接口的型号为mhdr1x16。

在一个实施例中，控制模块160包括arm处理器。

在具体应用中，arm处理器的型号为stm32f070c6。

本发明实施例提供的三相电回路的控制电路100的工作参数如下表所示。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。