[实用新型]一种智能电表阻容降压电源电路

说明书

本实用新型公开了一种智能电表阻容降压电源电路，该电源电路包括由交流电源输入端，由交流电源的火线输入端依次串连连接有电感线圈、滤波电容、第二电阻和正向连接的第一二极管，在滤波电容的两端并联连接有第一电阻，在交流电源的火线输入端的连线与地线输入端的连线之间并联连接有可变电阻、第二二极管和可控硅管，可变电阻的一端连接在交流电源的火线输入端与电感线圈一端之间的火线连线上，可变电阻的另一端与地线连接，第二二极管的负极端连接在第二电阻与第一二极管正极之间的火线连线上，第二二极管的负极端与地线连接，可控硅管的负极端与第一二极管的负极端连接，可控硅管的正极端与地线连接。该电路可有效抑制高次谐波对电源电路干扰。

技术领域

本实用新型涉及智能电表电源电路技术领域，具体涉及一种智能电表阻容降压电源电路。

背景技术

智能电能表是智能电网的重要组成部分，是实现用电信息采集系统的基础支撑。面对如此庞大运行数量的智能电能表质量管控工作，目前电力公司质量管控手段主要包括到货质量检验、安装质量控制、运行质量监督、客户反馈质量跟踪等，如何有效受控大规模智能电能表的全寿命周期质量，不仅是电力公司面临的艰巨任务，更是全体智能电能表供货企业必须积极应对的头等大事。

智能电能表产品实现过程主要包括技术方案设计、元器件选型、加工制造工艺三个环节，科学的硬件和软件设计，可靠的元器件选型和采购，先进的加工制造工艺是智能电能表质量的重要保证，三者缺一不可。国家电网公司招标文件提供的典型故障现象充分说明了智能电能表的质量与这三个环节密切相关。由于智能电能表运行在环境复杂的坚强电网末端，全天候工作模式对智能电能表提出了更高的技术要求。电能表批次质量一致性和可靠性直接关系到交付电能表的运行质量。

现有智能电表中的阻容降压电源具有设计简单，元件少，制造和使用较为可靠等特点。但随着工业技术的不断发展，供电系统中增加了大量电力电子装置和其他非线性负载，比如：节能灯、PC、UPS、电磁炉以及电池充电器等常用电器都是典型的整流型非线性负载。整流型非线性负载在运行中，会对电网反馈大量的电流谐波分量，这时谐波势必会对挂网的各种电力设备产生干扰，是导致电网发生谐波的主要来源。谐波通过电网对阻容降压电源产生越来越大的影响，表现为电阻发热严重并烧毁，甚至引起火灾。

引起电能表烧毁现象的原因，如图1为阻容降压电源的典型原理图，图1中CP1为降压作用的电容，RP2为降低上电瞬间的浪涌电流的电阻。烧毁的电能表，电阻下的PCB板发黑碳化，电阻温度明显过高，电阻呈现开路。如电阻发热引起的高温与智能电能表外壳塑料等易燃材料距离比较近，甚至可能引起火灾。

阻容降压的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流，如果电容是一个理想的电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率，电阻两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。容抗：Xc＝1/(2*π*f*C)；流过的电流：Ic＝U/Xc

如果由于电能表用户端负载存在高次谐波外泄的设备，导致大量的谐波信号耦合到电网中。高频谐波信号施加到阻容降压电源后，根据容抗公式，频率与电容的容抗成反比，谐波信号直接穿过电容，几乎全部加在电阻上。

以图1为例，电容CP1容量为1uF，电阻RP2为20Ω(2W)，输入电压U和频率f分别为220V、50Hz。

无谐波干扰时，电阻消耗的功率如下：

P＝In2×R＝(2×π×50*1*10-6)2×20＝0.0692×20＝0.096(W)

此时电阻消耗的实际功率远低于设计功率，不会导致电阻发热。

某品牌的电磁炉，谐波干扰频率为20kHz,谐波干扰电压Ur为30V，加在电阻上的功率计算如下：

容抗：Xc＝1/(2×π×20000*1*10-6)＝8Ω

流过电阻的谐波电流I：