本发明涉及电源控制装置领域，尤其涉及一种智能电表的电源系统。
背景技术：
智能电表作为能源互联网平台中的智能电能数据采集终端，实现数据的采集及上传，而其工作需要有电源辅助，电源系统可以堪称为智能电表的“心脏”。设计合理可靠的电源系统成为智能电表中的关键任务，对智能电表的质量也起着决定性的作用。目前针对单相系统、三相三线及三相四线系统需要独立的电源设计，或者三相电表的电源系统输入只引单相，存在缺相时工作电源断电而电表无法工作的风险。另外特别针对现在能源互联网的要求，能源数据的搜集，基于数据的大数据分析，数据的完整性至关重要，系统断电时，也需要要求电表在一段时间内能工作，以保存相关数据，并上传至上位机。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种智能电表的电源系统。
本发明的技术方案如下：一种智能电表的电源系统，包括：滤波及保护模块、ac/dc变换模块、第一dc/dc变换模块、第一整流器、故障隔离模块、充电模块、电池模块、第二整流器、第二dc/dc变换模块和隔离型dc/dc变换单元；
所述滤波及保护模块的输入端连接市电；
所述ac/dc变换模块的输入端与滤波及保护模块的输出端电性连接；
所述第一dc/dc变换模块的输入端连接ac/dc变换模块的输出端，第一dc/dc变换模块的输出端分别连接第一整流器和故障隔离模块的输入端；
所述故障隔离模块的输出端依次连接充电模块、电池模块和第二整流器后，再连接第一整流器的输出端；
所述第一整流器的输出端还分别连接第二dc/dc变换模块和隔离型dc/dc变换模块。
进一步地，所述滤波及保护模块配合单相电源、三相三线电源或三相四线电源配置中的一种或多种使用；所述滤波及保护模块包括：熔断器f1、熔断器f2、熔断器f3、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、压敏电阻mov1、压敏电阻mov2、压敏电阻mov3、压敏电阻mov4、差模电感l1、差模电感l2、差模电感l3、差模电感l4、气体放电管gas1；所述压敏电阻mov4一端接气体放电管gas1，另一端为n点，n点分别接压敏电阻mov1、压敏电阻mov2、压敏电阻mov3；所述压敏电阻mov1、压敏电阻mov2、压敏电阻mov3的另一端分别接熔断器f1、熔断器f2、熔断器f3；所述电容c1、电容c2、电容c3分别并联在压敏电阻mov1、压敏电阻mov2、压敏电阻mov3的两端；气体放电管gas1远离压敏电阻mov4的一端为g点，电容c4的一端连接g点，另一端接在熔断器f1与压敏电阻mov1之间；电容c5的一端连接，另一端接在熔断器f2与压敏电阻mov2之间；电容c6的一端连接n点，另一端接在熔断器f3与压敏电阻mov3之间；电容c7的一端连接g点，另一端接在压敏电阻mov3与压敏电阻mov4之间；差模电感l1的一端接在熔断器f1与压敏电阻mov1之间，另一端接电容c8后接n点；差模电感l2的一端接在熔断器f2与压敏电阻mov2之间，另一端接电容c9后接n点；差模电感l3的一端接在熔断器f3与压敏电阻mov3之间，另一端接电容c10后接n点；电容c11一端接g点，另一端接在差模电感l1与电容c8之间；电容c12接在差模电感l2与差模电感l3之间；电容c13一端接g点，另一端接在差模电感l3与电容c10之间；电容c14接在g点与n点之间。
进一步地，所述ac/dc变换模块包括：二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、电容c15和电容c16；所述电容c15的一端接电容c16，另一端分别接二极管d1、二极管d3和二极管d5；二极管d2和二极管d1另一端串联后，另一端接电容c16的另一端；二极管d4和二极管d3另一端串联后，另一端接电容c16的另一端；二极管d6和二极管d5另一端串联后，另一端接电容c16的另一端
进一步地，所述第一dc/dc变换模块采用的拓扑包括：单端反激拓扑、双端反激拓扑、半桥变压隔离器拓扑和全桥隔离器拓扑。
进一步地，所述第一dc/dc变换模块的输出端还接内部通讯模块。
进一步地，所述第二dc/dc变换模块的输出端接内部工作电路。
进一步地，所述隔离dc/dc变换模块的输出端接外部通讯模块或/和外部工作电路中。
进一步地，所述故障隔离模块对充电模块起故障隔离作用；所述充电模块用于电池模块的充电。
进一步地，所述第一整流器和第二整流器分别为整流管da和整流管db。
进一步地，所述故障隔离模块为熔断开关fa。
采用上述方案，本发明提供一种智能电表的电源系统，可兼容单相、三相三线、三相四线系统；本发明能实现能源数据的搜集，便于电能数据的大数据分析；本发明在系统断电后，电表在一段时间内也能工作，以保存相关数据，并上传至上位机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电路原理图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
参照图1所示，本发明提供一种智能电表的电源系统，包括：滤波及保护模块、ac/dc变换模块、第一dc/dc变换模块、第一整流器、故障隔离模块、充电模块、电池模块、第二整流器、第二dc/dc变换模块和隔离型dc/dc变换单元。
所述滤波及保护模块的输入端连接市电；滤波及保护模块输入端的电源可接单相电源、三相三线电源和三相四线电源中的任意一种。滤波及保护模块包括若干个滤波电容、滤波电感和熔断器，滤波电容并联在各相之间或相与地之间；滤波电感串连在相中；熔断器串联在相中；滤波电容、滤波电感和熔断器根据具体emc测试状况做适当删减。
所述ac/dc变换模块的输入端与滤波及保护模块的输出端电性连接，ac/dc变换模块用于将交流电变为直流电。所述第一dc/dc变换模块的输入端连接ac/dc变换模块的输出端，第一dc/dc变换模块的输出端分别连接第一整流器和故障隔离模块的输入端；所述第一dc/dc变换模块采用的拓扑包括：单端反激拓扑、双端反激拓扑、半桥变压隔离器拓扑和全桥隔离器拓扑。所述第一dc/dc变换模块的输出端还接内部通讯模块。
所述故障隔离模块的输出端依次连接充电模块、电池模块和第二整流器后，再连接第一整流器的输出端；所述故障隔离模块对充电模块起故障隔离作用，作为一种实施例，所述故障隔离模块为熔断开关fa。所述充电模块用于电池模块的充电。
所述第一整流器的输出端还分别连接第二dc/dc变换模块和隔离型dc/dc变换模块。所述第二dc/dc变换模块的输出端接内部工作电路。所述隔离dc/dc变换模块的输出端接外部通讯模块或/和外部工作电路中。作为一种实施例，所述第一整流器和第二整流器分别为整流管da和整流管db。
本发明工作原理：市电通过滤波及保护模块输入，再经过ac/dc变换模块将交流整为直流，直流电流经过第一dc/dc变换模块后，将高压直流转化为低压直流电压v1及电压v6。电压v1经过熔断器f1后输入充电模块，充电模块输出电压v2给电池模块充电。电池模块输出的电压v3经过整流器db后与电压v1经过整流器da的电压汇合，形成电压vbus。电压vbus经过第二dc/dc变换模块后形成电压v4，电压v4为elv电压，电压v4用于给内部工作电路供电；电压vbus经过隔离型dc/dc变换模块后形成电压v5，电压v5为selv电压，电压v5用于给外部通讯模块或外部工作电路供电，电压v6为selv电压，电压v6用于给内部通讯模块供电。
参照图2所示，作为一种实施例，所述滤波及保护模块包括：熔断器f1、熔断器f2、熔断器f3、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、压敏电阻mov1、压敏电阻mov2、压敏电阻mov3、压敏电阻mov4、差模电感l1、差模电感l2、差模电感l3、差模电感l4、气体放电管gas1；所述压敏电阻mov4一端接气体放电管gas1，另一端为n点，n点分别接压敏电阻mov1、压敏电阻mov2、压敏电阻mov3；所述压敏电阻mov1、压敏电阻mov2、压敏电阻mov3的另一端分别接熔断器f1、熔断器f2、熔断器f3；所述电容c1、电容c2、电容c3分别并联在压敏电阻mov1、压敏电阻mov2、压敏电阻mov3的两端；气体放电管gas1远离压敏电阻mov4的一端为g点，电容c4的一端连接g点，另一端接在熔断器f1与压敏电阻mov1之间；电容c5的一端连接，另一端接在熔断器f2与压敏电阻mov2之间；电容c6的一端连接n点，另一端接在熔断器f3与压敏电阻mov3之间；电容c7的一端连接g点，另一端接在压敏电阻mov3与压敏电阻mov4之间；差模电感l1的一端接在熔断器f1与压敏电阻mov1之间，另一端接电容c8后接n点；差模电感l2的一端接在熔断器f2与压敏电阻mov2之间，另一端接电容c9后接n点；差模电感l3的一端接在熔断器f3与压敏电阻mov3之间，另一端接电容c10后接n点；电容c11一端接g点，另一端接在差模电感l1与电容c8之间；电容c12接在差模电感l2与差模电感l3之间；电容c13一端接g点，另一端接在差模电感l3与电容c10之间；电容c14接在g点与n点之间。
所述的滤波及保护模块，对于单相电表，其输入为单相输入及大地；对于三相三线系统，其输入三线为r线，s线，t线及大地；对于三相四线系统，其输入三线加中线为r线，s线，t线、n线及大地；滤波及保护模块中，滤波电容并联在相间或者相与地之间，滤波电感串联在相中，熔断器串联在相中；所述部件不是全部需要具备，可以根据具体emc测试状况做适当删减；
所述ac/dc变换模块配合单相电源、三相三线电源或三相四线电源配置中的一种或多种使用；所述ac/dc变换模块包括：二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、电容c15和电容c16；所述电容c15的一端接电容c16，另一端分别接二极管d1、二极管d3和二极管d5；二极管d2和二极管d1另一端串联后，另一端接电容c16的另一端；二极管d4和二极管d3另一端串联后，另一端接电容c16的另一端；二极管d6和二极管d5另一端串联后，另一端接电容c16的另一端。
所述的第一dc/dc变换模块，包括变压器t1，mos管q1，二极管d7，电容c17及芯片u1；mos管q1与变压器t1串联，并接至电容c16的阴极；u1与mos管q1的驱动相连，驱动mos管q1；变压器t1副边与二极管d7阳极相连，电容c17跨接于二极管d7阴极与变压器t1另一端之间；二极管d7阴极为第一dc/dc变换模块，其电压为12v，变压器t1为基本绝缘；芯片u1的型号可选uc3844。其中，二极管d8与二极管d9为分别为第一整流器和第二整流器。
所述的电池模块u3为7.4v500mah锂电池，输出电压在5.6v至8.4v之间；所述的充电模块输入端串联熔断器f4(即故障隔离模块)后与二极管d7阴极相连，输出端与电池模块相连，充电电压为8.4v，充电模块采样芯片u2的型号可选择bq24103；
二极管d7阴极和二极管d9阴极的电压汇总后得到vbus，vbus电压范围为5.6v～12v；所述第二dc/dc变换模块为芯片u4所示，芯片u4采用buck变换芯片tps54331，其输出电压为5v；5v电压输出的电路所连接的其中一路负载为芯片u5，芯片u5采用buck变换芯片mpq2143，将5v转换为3.3v；
所述隔离型dc/dc变换模块为芯片u3，芯片u3采用buck变换芯片f0505xt-1wr2，输出selv5v电压，用于外部通讯/接口电路电源及通过外部接口连至其他外部设备；vbus电压也引出用于其他供电。
综上所述，本发明提供一种智能电表的电源系统，可兼容单相、三相三线、三相四线系统；本发明能实现能源数据的搜集，便于电能数据的大数据分析；本发明在系统断电后，电表在一段时间内也能工作，以保存相关数据，并上传至上位机。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。