[发明专利]一种智能插座及其过零投切方法

权利要求书

1.一种智能插座，其特征在于，包括电源模块、主控制模块、过零投切模块、通信模块、输入火线Lin、输入零线Nin、输入输出共用地线PE、输出火线Lout和输出零线Nout；

所述电源模块用于将交流市电转换成低压直流电，为所述主控制模块、过零投切模块及通信模块提供直流电源；

所述主控制模块内置过零投切策略，与所述过零投切模块进行双向数据通讯，向所述通信模块下发工作指令；

所述过零投切模块，用于在电压过零点闭合电路，在电流过零点断开电路；

所述通信模块包括过零投切电路，所述过零投切电路接收主控制模块的工作指令，根据所述过零投切策略开通或关断主回路的火线；

所述输入火线Lin与输出火线Lout通过第一过零投切开关S1、第二过零投切开关S2连接。

2.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，还包括过零投切检测电路，所述过零投切检测电路包括电压互感器PT，二极管D2和二极管D3；所述电压互感器PT将高压交流市电变为低压交流小信号，所述低压交流小信号的幅值为5V/N，N≥5；所述二极管D2和二极管D3将低压交流小信号变为0-5V之间的直流小信号，主控制模块芯片U1的ADC采样信号引脚U1_5检测输入信号u的峰值，如果超过基于预设的阈值，则过零投切功能失效，否则，过零投切电路正常。

3.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述第一过零投切开关S1的驱动电路包括U2、U4及其周围元件，所述第二过零投切开关S2的驱动电路包括U3、U5及其周围元件。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的智能插座，其特征在于，所述主控制模块B与过零投切模块C的通讯方式包括但不限于IIC、SPI、UART、RS485和CAN；所述过零投切模块C与互联网的通讯方式包括但不限于PLC、Wi-Fi、ZigBee、LoRa、NB-Iot、Sigfox和LTE。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的智能插座，其特征在于，所述第一过零投切开关S1为双向可控硅，所述第二过零投切开关S2为继电器。

6.根据权利要求3所述的智能插座的过零投切方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于预设的主控制模块芯片U1的指令输出引脚信号U1_6、U1_7、U1_8的输出指令用U678表示，X＝0或1，Y＝0或1，X≠Y；

所述的智能插座开通时：U678＝XYY，开通第一过零投切开关S1；延时t1，U678＝XYX，开通第二过零投切开关S2；延时t2，U678＝YYX，关断第一过零投切开关S1；

所述的智能插座关断时：U678＝XYX，开通第一过零投切开关S1；延时t1，U678＝XYY，关断第二过零投切开关S2；延时t2，U678＝YYY，关断第一过零投切开关S1。

7.根据权利要求6所述的过零投切方法，其特征在于，所述第一过零投切开关S1的开通过程为：

主控制模块芯片U1的指令输出引脚信号U1_6和U1_7输出指令为相反电平时，光耦U5的输入引脚U4_1为高电平，光耦U5的输出引脚U4_4和U4_6导通，双向可控硅的驱动引脚S1_3获得驱动电流，等到Lin电压正弦波周期性过零时，双向可控硅的主回路引脚S1_1和S1_2自然导通。

8.根据权利要求6所述的过零投切方法，其特征在于，所述第一过零投切开关S1的关断过程为：

主控制模块芯片U1的指令输出引脚信号U1_6和U1_7相同电平时，光耦U4的输入引脚U4_1为低电平，光耦U4的输出引脚U4_4和U4_6截止，双向可控硅S1的驱动引脚S1_3驱动电流消失，等到Lin电流正弦波周期性过零时，双向可控硅S1的主回路自然关断。