本實(shí)用新型涉及電能表技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能精確過(guò)零投切輸出電相線的電能表。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有電能表由于輸出接線口的供電相線不能切換，導(dǎo)致在電網(wǎng)出現(xiàn)不平衡運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)監(jiān)控中心不能將電能表上輸出接線口的供電相線切換到其它供電相線上，造成電網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)靈活度低。因此，設(shè)計(jì)一種能將電能表上輸出接線口的供電相線切換到其它供電相線上的電能表顯得非常必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有電能表輸出接線口的供電相線不能切換，導(dǎo)致在電網(wǎng)出現(xiàn)不平衡運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)監(jiān)控中心不能將電能表輸出接線口的供電相線切換到其它供電相線上的不足，提供具有多相輸入單相輸出，輸出接線口的供電相線可任意切換，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，投切電流小，投切時(shí)不會(huì)燒壞復(fù)合開(kāi)關(guān)的一種能精確過(guò)零投切輸出電相線的電能表。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種能精確過(guò)零投切輸出電相線的電能表，包括電能表本體和電網(wǎng)監(jiān)控中心，電能表本體包括A相、B相、C相、零線N和三相電能計(jì)量模塊，還包括節(jié)點(diǎn)J1和控制器以及分別與控制器連接的一號(hào)電壓采樣電路、單相逆變電源、隔離變壓器、二號(hào)電壓采樣電路和無(wú)線模塊。單相逆變電源的電源輸出端和隔離變壓器的電源輸入端連接，節(jié)點(diǎn)J1分別與隔離變壓器的電源輸出端和二號(hào)電壓采樣電路的采樣端連接，三相電能計(jì)量模塊與控制器連接，無(wú)線模塊與電網(wǎng)監(jiān)控中心無(wú)線連接。

還包括控制端分別與控制器連接的開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K4、開(kāi)關(guān)K21、開(kāi)關(guān)K25、開(kāi)關(guān)K34、開(kāi)關(guān)K36、開(kāi)關(guān)K39、開(kāi)關(guān)K40、開(kāi)關(guān)K41和開(kāi)關(guān)K42。

還包括節(jié)點(diǎn)J18、節(jié)點(diǎn)J14和節(jié)點(diǎn)J6，節(jié)點(diǎn)J18的火線端與A相連接，節(jié)點(diǎn)J14的火線端與B相連接，節(jié)點(diǎn)J6的火線端與C相連接。節(jié)點(diǎn)J18的零線端、節(jié)點(diǎn)J14的零線端和節(jié)點(diǎn)J6的零線端都分別與零線N連接。

三相電能計(jì)量模塊的電能計(jì)量端和一號(hào)電壓采樣電路的采樣端都分別與節(jié)點(diǎn)J18、節(jié)點(diǎn)J14和節(jié)點(diǎn)J6連接。

單相逆變電源的電源輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)K40與節(jié)點(diǎn)J18連接，單相逆變電源的電源輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)K41與節(jié)點(diǎn)J14連接，單相逆變電源的電源輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)K42與節(jié)點(diǎn)J6連接。

還包括輸出接線口、節(jié)點(diǎn)J7、節(jié)點(diǎn)J15和節(jié)點(diǎn)J19。

節(jié)點(diǎn)J6、開(kāi)關(guān)K21和節(jié)點(diǎn)J7依次串聯(lián)連接，節(jié)點(diǎn)J14、開(kāi)關(guān)K34和節(jié)點(diǎn)J15依次串聯(lián)連接，節(jié)點(diǎn)J18、開(kāi)關(guān)K39、節(jié)點(diǎn)J19和輸出接線口依次串聯(lián)連接。

節(jié)點(diǎn)J1、開(kāi)關(guān)K2、節(jié)點(diǎn)J7、開(kāi)關(guān)K25和節(jié)點(diǎn)J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點(diǎn)J1、開(kāi)關(guān)K4、節(jié)點(diǎn)J15、開(kāi)關(guān)K36和節(jié)點(diǎn)J19依次串聯(lián)連接。

所述開(kāi)關(guān)K40、開(kāi)關(guān)K41和關(guān)K42均為電路結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)合開(kāi)關(guān)。

復(fù)合開(kāi)關(guān)包括一號(hào)節(jié)點(diǎn)、二號(hào)節(jié)點(diǎn)、切換開(kāi)關(guān)K_a、節(jié)點(diǎn)M_a、電感L_a、節(jié)點(diǎn)M_b、電容Ca、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、電容C₀、光電耦合器OPT、電阻R₀、自用電供電模塊、磁驅(qū)動(dòng)電力路和硅驅(qū)動(dòng)電路，切換開(kāi)關(guān)K_a包括可控硅開(kāi)關(guān)K_b和磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c，光電耦合器OPT包括發(fā)光二極管D₅和光敏三極管Q₀；可控硅開(kāi)關(guān)K_b的一端和磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的一端分別連接在一號(hào)節(jié)點(diǎn)上，在同一時(shí)間斷面內(nèi)一號(hào)節(jié)點(diǎn)只能連接在A相、B相和C相這三相中的其中一相上；可控硅開(kāi)關(guān)K_b的另一端、磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的另一端、電感L_a的一端、二極管D₁的正極端和二極管D₃的負(fù)極端都連接在節(jié)點(diǎn)M_a上，電感L_a的另一端、電容Ca的一端和電容C₀的一端都連接在節(jié)點(diǎn)M_b上，電容Ca的另一端連接在二號(hào)節(jié)點(diǎn)上，二號(hào)節(jié)點(diǎn)連接在零線N上，二極管D₂的正極端和二極管D₄的負(fù)極端都連接在電容C₀的另一端上，二極管D₁的負(fù)極端和二極管D₂的負(fù)極端都連接在發(fā)光二極管D₅的正極端上，二極管D₃的正極端和二極管D₄的正極端都連接在發(fā)光二極管D₅的負(fù)極端上，光敏三極管Q₀的發(fā)射極接地，光敏三極管Q₀的集電極分別與電阻R₀的一端和控制器連接，電阻R₀的另一端與自用電供電模塊連接，硅驅(qū)動(dòng)電路分別與可控硅開(kāi)關(guān)K_b的控制端和控制器連接，磁驅(qū)動(dòng)電路分別與磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的控制端和控制器連接。

本方案在使用時(shí)，假設(shè)在一般情況下，輸出接線口是由A相供電。

當(dāng)電網(wǎng)監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)的三相出現(xiàn)功率不平衡且不平衡超過(guò)設(shè)定值時(shí)，本方案假設(shè)電網(wǎng)監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)A相功率最大，C相功率最小。電網(wǎng)監(jiān)控中心立即通過(guò)無(wú)線模塊給控制器一個(gè)要把電能表輸出接線口的供電相線從A相切換到C相的相線切換信號(hào)。

控制器收到電網(wǎng)監(jiān)控中心要把電能表的輸出接線口的供電電源從A相切換到C相的切換過(guò)程如下：

首先，假設(shè)在切換前，開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K4、開(kāi)關(guān)K21、開(kāi)關(guān)K25、開(kāi)關(guān)K34、開(kāi)關(guān)K36、開(kāi)關(guān)K40、開(kāi)關(guān)K41和開(kāi)關(guān)K42都處于斷開(kāi)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)K39處于閉合狀態(tài)。

然后，一號(hào)電壓采樣電路的開(kāi)關(guān)將A相接通，一號(hào)電壓采樣電路采集A相的電壓信號(hào)并上傳給控制器。

然后，開(kāi)關(guān)K42閉合接通C相與單相逆變電源，單相逆變電源輸出的電壓信號(hào)以A相的電壓信號(hào)作為參考，以單相逆變電源輸出的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)控制，在控制器中產(chǎn)生SPWM的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)隔離變壓器輸出穩(wěn)定的正弦波電源。當(dāng)隔離變壓器輸出的正弦波電源與A相電壓同幅值同相位時(shí)，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K2和開(kāi)關(guān)K25，并同時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K39，此時(shí)輸出接線口上的供電電源狀態(tài)還是和A相上的電源狀態(tài)相同。

然后，控制器采用移相控制，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)濾波器濾波后再經(jīng)隔離變壓器輸出穩(wěn)定的正弦波電源。當(dāng)隔離變壓器輸出的正弦波電源與C相電壓同幅值同相位時(shí)，在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K2的同時(shí)并閉合開(kāi)關(guān)K21，此時(shí)輸出接線口上的供電電源狀態(tài)就完全和C相上的電源狀態(tài)相同，即此時(shí)輸出接線口的供電電源已經(jīng)從A相切換到了C相。

最后將開(kāi)關(guān)K42斷開(kāi)，使單相逆變電源被旁路退出，至此一次相位切換作業(yè)結(jié)束。

在本方案的復(fù)合開(kāi)關(guān)中，電感L_a采用高頻電感，電感L_a的電感為幾十微亨。當(dāng)可控硅開(kāi)關(guān)K_b或磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c導(dǎo)通瞬間，電容Ca的阻抗約為0，而由于電感L_a的存在，電感L_a在導(dǎo)通瞬間，其頻率變化很大，電感L_a的阻抗也很大，抑制了電源導(dǎo)通瞬間的沖擊電流；當(dāng)電路正常工作時(shí)，由于電源頻率為50Hz工頻，則電感L_a的阻抗很小。

在電感L_a中，電感L_a的電壓U_La超前電感L_a的電流I₁90度，即電感L_a的電流I₁落后電感L_a的電壓U_La90度。

在電容C₀中，電容C₀的電流I₂超前電容C₀的電壓U_C090度，即電容C₀的電壓U_C0落后電容C₀的電流I₂90度。

電流I₁通過(guò)電感L_a、電容Ca形成閉合回路，則有電感L_a上的電壓U_La超前電感L_a上的電流I₁90度。

當(dāng)電感L_a的電壓U_La在某個(gè)時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)M_a點(diǎn)為正、節(jié)點(diǎn)M_b點(diǎn)為負(fù)時(shí)，則電流I₂從節(jié)點(diǎn)M_a點(diǎn)通過(guò)二極管D₁、發(fā)光二極管D₅、二極管D₄和電容C₀形成支路。

忽略二極管D₁、發(fā)光二極管D₅和二極管D₄的壓降，顯然有即U_La＝U_C0，即電感L_a的電壓U_La等于電容C₀的電壓U_C0。顯然有電感L_a上的電壓U_La滯后電容C₀上的電流I₂90度，從而有電容C₀上的電流I₂與電感L_a上的電流I₁互為反向，即電流I₂與電流I₁互為反向。U_CN是C相上的電壓。

當(dāng)電流I₂正向且大于發(fā)光二極管D₅發(fā)光的最小電流時(shí)，光電耦合器的輸出信號(hào)U_I0即從高電平變?yōu)榈碗娖剑侠磉x擇電容C₀，使電容C₀上的電流I₂正向過(guò)零點(diǎn)且能快速達(dá)到發(fā)光二極管D₅發(fā)光的最小電流。

當(dāng)電流I₂正向過(guò)零點(diǎn)后，光電耦合器的輸出信號(hào)U_I0即從高電平變?yōu)榈碗娖?，由于電流I₂與電流I₁反向，則有當(dāng)光電耦合器的輸出信號(hào)U_I0從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，電流I₁剛好處于正向過(guò)零點(diǎn)。因此光電耦合器的輸出信號(hào)U_I0從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，即獲得了電流I₁的過(guò)零點(diǎn)電流。當(dāng)獲得了電流I₁的過(guò)零點(diǎn)電流時(shí)，控制器即可立即給磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c發(fā)出斷開(kāi)或閉合信號(hào)。如果需要讓磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c斷開(kāi)，則控制器就給磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c發(fā)出斷開(kāi)控制信號(hào)，磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c隨即斷開(kāi)；如果需要讓磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c閉合，則控制器就給磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c發(fā)出閉合控制信號(hào)，磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c隨即閉合。本方案從通過(guò)獲取電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，再根據(jù)該準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)對(duì)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c發(fā)出斷開(kāi)或閉合的控制信號(hào)來(lái)使磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的觸點(diǎn)斷開(kāi)或閉合，此時(shí)流過(guò)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的電流小，在小電流時(shí)斷開(kāi)或閉合磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c，使得磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的觸點(diǎn)不易損壞。從而有效地延長(zhǎng)了磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的壽命，進(jìn)而延長(zhǎng)了復(fù)合開(kāi)關(guān)的使用壽命。

在投入復(fù)合開(kāi)關(guān)時(shí)，因?yàn)榭煽毓栝_(kāi)關(guān)K_b導(dǎo)通的瞬間，由于電感L_a的電流抑制作用，不會(huì)發(fā)生大的沖擊電流，又由于可控硅開(kāi)關(guān)K_b的導(dǎo)通壓降很小，且電感L_a在工頻頻率下阻抗很小，節(jié)點(diǎn)M_a和節(jié)點(diǎn)M_b兩點(diǎn)間的壓降較小，此時(shí)閉合磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c，對(duì)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的觸點(diǎn)損害很小，從而有效地延長(zhǎng)了控硅開(kāi)關(guān)K_b的壽命，進(jìn)而延長(zhǎng)了復(fù)合開(kāi)關(guān)的使用壽命。

本方案在可控硅開(kāi)關(guān)K_b處于導(dǎo)通且磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c處于閉合時(shí)，如果要關(guān)斷可控硅開(kāi)關(guān)K_b，則在電流I₁過(guò)零點(diǎn)時(shí)才讓可控硅開(kāi)關(guān)K_b斷開(kāi)，這樣能夠有效保護(hù)可控硅開(kāi)關(guān)K_b的使用壽命。

本方案只有在要向C相投入復(fù)合開(kāi)關(guān)的可控硅開(kāi)關(guān)K_b時(shí)才采用電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)投入，只要復(fù)合開(kāi)關(guān)上有電流的情況下都采用電流過(guò)零來(lái)進(jìn)行投入或切除，大大提高了復(fù)合開(kāi)關(guān)的使用壽命，可靠性較高，安全性較好。

本方案中，當(dāng)可控硅開(kāi)關(guān)K_b導(dǎo)通時(shí)，在磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c還沒(méi)有斷開(kāi)的情況下，此時(shí)的磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c也是導(dǎo)通的，即可控硅開(kāi)關(guān)K_b和磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c此時(shí)同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。由于可控硅開(kāi)關(guān)K_b支路具有電感L_a的導(dǎo)通電阻，顯然磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c支路的阻抗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可控硅開(kāi)關(guān)K_b支路的阻抗，因此流過(guò)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的電流大于流過(guò)可控硅開(kāi)關(guān)K_b支路的電流。若磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c不在電流過(guò)零點(diǎn)斷開(kāi)觸點(diǎn)，極易損壞觸點(diǎn)。本方案從通過(guò)獲取電感L_a支路的電流I₁過(guò)零點(diǎn)時(shí)的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，再讓控制器發(fā)出控制信號(hào)來(lái)斷開(kāi)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的觸點(diǎn)，讓磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c在電流較小時(shí)進(jìn)行閉合或斷開(kāi)動(dòng)作，這樣就不易燒壞磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c上的觸點(diǎn)，有效地延長(zhǎng)了磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的使用壽命，進(jìn)而也延長(zhǎng)了復(fù)合開(kāi)關(guān)的使用壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。

本方案的電能表的復(fù)合開(kāi)關(guān)的投切電流小，投切時(shí)不會(huì)燒壞復(fù)合開(kāi)關(guān)。該電能表不僅增加了整個(gè)電網(wǎng)負(fù)載切換的靈活性，也增加了相線切換的可靠性，能大大提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，智能化程度高，可靠性好。本方案在投切復(fù)合開(kāi)關(guān)時(shí)，通過(guò)獲取電流過(guò)零點(diǎn)，再發(fā)出控制信號(hào)，斷開(kāi)或閉合復(fù)合開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)，切換電流小不易損壞復(fù)合開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)，有效地延長(zhǎng)了復(fù)合開(kāi)關(guān)的壽命。

本方案的電能表當(dāng)電網(wǎng)監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)各相出現(xiàn)功率不平衡且不平衡超過(guò)設(shè)定值時(shí)，電網(wǎng)監(jiān)控中心能及時(shí)將電能表輸出接線口的供電相線從高功率相線切換到低功率相線上。本方案具有多相輸入單相輸出，并且輸出接線口的供電相線可任意切換，投切電流小，投切時(shí)不會(huì)燒壞復(fù)合開(kāi)關(guān)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。

作為優(yōu)選，還包括與控制器連接的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器便于存儲(chǔ)電能表的信息，使用方便簡(jiǎn)單。

作為優(yōu)選，還包括過(guò)濾器，過(guò)濾器串聯(lián)連接在單相逆變電源的電源輸出端和隔離變壓器的電源輸入端之間的連線上。過(guò)濾器提高了隔離變壓器輸入的可靠性，進(jìn)而使得隔離變壓器輸出的可靠性更高。

作為優(yōu)選，隔離變壓器的變比大于1.17。由于單相逆變電源輸出的正弦電壓的幅值最大只有輸入電壓的0.85倍，因此在濾波器的后邊接上隔離變壓器，變比大于1.17，以使切換系統(tǒng)的輸出電壓幅值達(dá)到220V，提高了系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性。

作為優(yōu)選，還包括分別與控制器連接的調(diào)節(jié)鍵和計(jì)時(shí)器。調(diào)節(jié)鍵使用方便簡(jiǎn)單，可靠性高。通過(guò)計(jì)時(shí)器可設(shè)置過(guò)零復(fù)合開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉時(shí)間，實(shí)用性好。

本發(fā)明能夠達(dá)到如下效果：

本實(shí)用新型的電能表當(dāng)電網(wǎng)監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)各相出現(xiàn)功率不平衡且不平衡超過(guò)設(shè)定值時(shí)，電網(wǎng)監(jiān)控中心能及時(shí)將電能表輸出接線口的供電相線從高功率相線切換到低功率相線上。該電能表具有多相輸入單相輸出，并且輸出接線口的供電相線可任意切換，投切電流小，投切時(shí)不會(huì)燒壞復(fù)合開(kāi)關(guān)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例切換前的一種使用狀態(tài)電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例切換過(guò)程中使隔離變壓器輸出的正弦波電源與A相電壓同幅值同相位時(shí)的一種使用狀態(tài)電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是在圖2的基礎(chǔ)上讓開(kāi)關(guān)K43閉合，讓開(kāi)關(guān)K39斷開(kāi)時(shí)的一種使用狀態(tài)電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例輸出接線口的供電電源已經(jīng)從A相切換到了C相上的一種使用狀態(tài)電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型控制器與各個(gè)開(kāi)關(guān)的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)示意框圖。

圖6是本實(shí)用新型復(fù)合開(kāi)關(guān)與控制器和C相相連接的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

實(shí)施例：一種能精確過(guò)零投切輸出電相線的電能表，參見(jiàn)圖1、圖5所示，包括電能表本體和電網(wǎng)監(jiān)控中心401，電能表本體包括A相、B相、C相、零線N和三相電能計(jì)量模塊110，還包括節(jié)點(diǎn)J1、過(guò)濾器104和控制器107以及分別與控制器連接的一號(hào)電壓采樣電路102、單相逆變電源103、隔離變壓器105、存儲(chǔ)器106、二號(hào)電壓采樣電路108、無(wú)線模塊111、調(diào)節(jié)鍵505和計(jì)時(shí)器506。

過(guò)濾器串聯(lián)連接在單相逆變電源的電源輸出端和隔離變壓器的電源輸入端之間的連線上。節(jié)點(diǎn)J1分別與隔離變壓器的電源輸出端和二號(hào)電壓采樣電路的采樣端連接，三相電能計(jì)量模塊與控制器連接，無(wú)線模塊與電網(wǎng)監(jiān)控中心無(wú)線連接。隔離變壓器的變比大于1.17。

還包括控制端分別與控制器連接的開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K4、開(kāi)關(guān)K21、開(kāi)關(guān)K25、開(kāi)關(guān)K34、開(kāi)關(guān)K36、開(kāi)關(guān)K39、開(kāi)關(guān)K40、開(kāi)關(guān)K41和開(kāi)關(guān)K42。

還包括節(jié)點(diǎn)J18、節(jié)點(diǎn)J14和節(jié)點(diǎn)J6，節(jié)點(diǎn)J18的火線端與A相連接，節(jié)點(diǎn)J14的火線端與B相連接，節(jié)點(diǎn)J6的火線端與C相連接。節(jié)點(diǎn)J18的零線端、節(jié)點(diǎn)J14的零線端和節(jié)點(diǎn)J6的零線端都分別與零線N連接。

三相電能計(jì)量模塊的電能計(jì)量端和一號(hào)電壓采樣電路的采樣端都分別與節(jié)點(diǎn)J18、節(jié)點(diǎn)J14和節(jié)點(diǎn)J6連接。

單相逆變電源的電源輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)K40與節(jié)點(diǎn)J18連接，單相逆變電源的電源輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)K41與節(jié)點(diǎn)J14連接，單相逆變電源的電源輸入端通過(guò)開(kāi)關(guān)K42與節(jié)點(diǎn)J6連接。

還包括輸出接線口301、節(jié)點(diǎn)J7、節(jié)點(diǎn)J15和節(jié)點(diǎn)J19。

節(jié)點(diǎn)J6、開(kāi)關(guān)K21和節(jié)點(diǎn)J7依次串聯(lián)連接，節(jié)點(diǎn)J14、開(kāi)關(guān)K34和節(jié)點(diǎn)J15依次串聯(lián)連接，節(jié)點(diǎn)J18、開(kāi)關(guān)K39、節(jié)點(diǎn)J19和輸出接線口依次串聯(lián)連接。

節(jié)點(diǎn)J1、開(kāi)關(guān)K2、節(jié)點(diǎn)J7、開(kāi)關(guān)K25和節(jié)點(diǎn)J19依次串聯(lián)連接，節(jié)點(diǎn)J1、開(kāi)關(guān)K4、節(jié)點(diǎn)J15、開(kāi)關(guān)K36和節(jié)點(diǎn)J19依次串聯(lián)連接。

開(kāi)關(guān)K40、開(kāi)關(guān)K41和關(guān)K42均為電路結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)合開(kāi)關(guān)。參見(jiàn)圖6所示，復(fù)合開(kāi)關(guān)包括一號(hào)節(jié)點(diǎn)701、二號(hào)節(jié)點(diǎn)702、切換開(kāi)關(guān)K_a、節(jié)點(diǎn)M_a、電感L_a、節(jié)點(diǎn)M_b、電容Ca、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、電容C₀、光電耦合器OPT、電阻R₀、自用電供電模塊901、磁驅(qū)動(dòng)電力路502和硅驅(qū)動(dòng)電路503，切換開(kāi)關(guān)K_a包括可控硅開(kāi)關(guān)K_b和磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c，光電耦合器OPT包括發(fā)光二極管D₅和光敏三極管Q₀；可控硅開(kāi)關(guān)K_b的一端和磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的一端分別連接在一號(hào)節(jié)點(diǎn)701上，在同一時(shí)間斷面內(nèi)一號(hào)節(jié)點(diǎn)701只能連接在A相、B相和C相這三相中的其中一相上；可控硅開(kāi)關(guān)K_b的另一端、磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的另一端、電感L_a的一端、二極管D₁的正極端和二極管D₃的負(fù)極端都連接在節(jié)點(diǎn)M_a上，電感L_a的另一端、電容Ca的一端和電容C₀的一端都連接在節(jié)點(diǎn)M_b上，電容Ca的另一端連接在二號(hào)節(jié)點(diǎn)702上，二號(hào)節(jié)點(diǎn)702連接在零線N上，二極管D₂的正極端和二極管D₄的負(fù)極端都連接在電容C₀的另一端上，二極管D₁的負(fù)極端和二極管D₂的負(fù)極端都連接在發(fā)光二極管D₅的正極端上，二極管D₃的正極端和二極管D₄的正極端都連接在發(fā)光二極管D₅的負(fù)極端上，光敏三極管Q₀的發(fā)射極接地，光敏三極管Q₀的集電極分別與電阻R₀的一端和控制器連接，電阻R₀的另一端與自用電供電模塊連接，硅驅(qū)動(dòng)電路分別與可控硅開(kāi)關(guān)K_b的控制端和控制器連接，磁驅(qū)動(dòng)電路分別與磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的控制端和控制器連接。

圖6是本實(shí)用新型復(fù)合開(kāi)關(guān)與控制器和C相相連接的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)示意圖。復(fù)合開(kāi)關(guān)與A相和B相的連接電路和復(fù)合開(kāi)關(guān)與C相的連接電路相同。

本實(shí)施例在使用時(shí)，假設(shè)在一般情況下，輸出接線口是由A相供電。

當(dāng)電網(wǎng)監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)的三相出現(xiàn)功率不平衡且不平衡超過(guò)設(shè)定值時(shí)，本實(shí)施例假設(shè)電網(wǎng)監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)A相功率最大，C相功率最小。電網(wǎng)監(jiān)控中心立即通過(guò)無(wú)線模塊給控制器一個(gè)要把電能表輸出接線口的供電相線從A相切換到C相的相線切換信號(hào)。

控制器收到電網(wǎng)監(jiān)控中心要把電能表的輸出接線口的供電電源從A相切換到C相的切換過(guò)程如下：

首先，參見(jiàn)圖1所示，假設(shè)在切換前，開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K4、開(kāi)關(guān)K21、開(kāi)關(guān)K25、開(kāi)關(guān)K34、開(kāi)關(guān)K36、開(kāi)關(guān)K40、開(kāi)關(guān)K41和開(kāi)關(guān)K42都處于斷開(kāi)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)K39處于閉合狀態(tài)。

然后，一號(hào)電壓采樣電路的開(kāi)關(guān)將A相接通，一號(hào)電壓采樣電路采集A相的電壓信號(hào)并上傳給控制器。

然后，參見(jiàn)圖2所示，開(kāi)關(guān)K42閉合接通C相與單相逆變電源，單相逆變電源輸出的電壓信號(hào)以A相的電壓信號(hào)作為參考，以單相逆變電源輸出的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)控制，在控制器中產(chǎn)生SPWM的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)隔離變壓器輸出穩(wěn)定的正弦波電源。當(dāng)隔離變壓器輸出的正弦波電源與A相電壓同幅值同相位時(shí)，同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K2和開(kāi)關(guān)K25，并同時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K39，此時(shí)輸出接線口上的供電電源狀態(tài)還是和A相上的電源狀態(tài)相同。

然后，參見(jiàn)圖3所示，控制器采用移相控制，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)濾波器濾波后再經(jīng)隔離變壓器輸出穩(wěn)定的正弦波電源。當(dāng)隔離變壓器輸出的正弦波電源與C相電壓同幅值同相位時(shí)，在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)K2的同時(shí)并閉合開(kāi)關(guān)K21，此時(shí)輸出接線口上的供電電源狀態(tài)就完全和C相上的電源狀態(tài)相同，即此時(shí)輸出接線口的供電電源已經(jīng)從A相切換到了C相。

最后，參見(jiàn)圖4所示，將開(kāi)關(guān)K42斷開(kāi)，使單相逆變電源被旁路退出，至此一次相位切換作業(yè)結(jié)束。

在本實(shí)施例的復(fù)合開(kāi)關(guān)中，電感L_a采用高頻電感，電感L_a的電感為幾十微亨。當(dāng)可控硅開(kāi)關(guān)K_b或磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c導(dǎo)通瞬間，電容Ca的阻抗約為0，而由于電感L_a的存在，電感L_a在導(dǎo)通瞬間，其頻率變化很大，電感L_a的阻抗也很大，抑制了電源導(dǎo)通瞬間的沖擊電流；當(dāng)電路正常工作時(shí)，由于電源頻率為50Hz工頻，則電感L_a的阻抗很小。

在電感L_a中，電感L_a的電壓U_La超前電感L_a的電流I₁90度，即電感L_a的電流I₁落后電感L_a的電壓U_La90度。

在電容C₀中，電容C₀的電流I₂超前電容C₀的電壓U_C090度，即電容C₀的電壓U_C0落后電容C₀的電流I₂90度。

電流I₁通過(guò)電感L_a、電容Ca形成閉合回路，則有電感L_a上的電壓U_La超前電感L_a上的電流I₁90度。

當(dāng)電感L_a的電壓U_La在某個(gè)時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)M_a點(diǎn)為正、節(jié)點(diǎn)M_b點(diǎn)為負(fù)時(shí)，則電流I₂從節(jié)點(diǎn)M_a點(diǎn)通過(guò)二極管D₁、發(fā)光二極管D₅、二極管D₄和電容C₀形成支路。

忽略二極管D₁、發(fā)光二極管D₅和二極管D₄的壓降，顯然有即U_La＝U_C0，即電感L_a的電壓U_La等于電容C₀的電壓U_C0。顯然有電感L_a上的電壓U_La滯后電容C₀上的電流I₂90度，從而有電容C₀上的電流I₂與電感L_a上的電流I₁互為反向，即電流I₂與電流I₁互為反向。U_CN是C相上的電壓。

當(dāng)電流I₂正向且大于發(fā)光二極管D₅發(fā)光的最小電流時(shí)，光電耦合器的輸出信號(hào)U_I0即從高電平變?yōu)榈碗娖?，合理選擇電容C₀，使電容C₀上的電流I₂正向過(guò)零點(diǎn)且能快速達(dá)到發(fā)光二極管D₅發(fā)光的最小電流。

當(dāng)電流I₂正向過(guò)零點(diǎn)后，光電耦合器的輸出信號(hào)U_I0即從高電平變?yōu)榈碗娖剑捎陔娏鱅₂與電流I₁反向，則有當(dāng)光電耦合器的輸出信號(hào)U_I0從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，電流I₁剛好處于正向過(guò)零點(diǎn)。因此光電耦合器的輸出信號(hào)U_I0從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，即獲得了電流I₁的過(guò)零點(diǎn)電流。當(dāng)獲得了電流I₁的過(guò)零點(diǎn)電流時(shí)，控制器即可立即給磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c發(fā)出斷開(kāi)或閉合信號(hào)。如果需要讓磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c斷開(kāi)，則控制器就給磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c發(fā)出斷開(kāi)控制信號(hào)，磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c隨即斷開(kāi)；如果需要讓磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c閉合，則控制器就給磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c發(fā)出閉合控制信號(hào)，磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c隨即閉合。本實(shí)施例從通過(guò)獲取電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，再根據(jù)該準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)對(duì)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c發(fā)出斷開(kāi)或閉合的控制信號(hào)來(lái)使磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的觸點(diǎn)斷開(kāi)或閉合，此時(shí)流過(guò)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的電流小，在小電流時(shí)斷開(kāi)或閉合磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c，使得磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的觸點(diǎn)不易損壞。從而有效地延長(zhǎng)了磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的壽命，進(jìn)而延長(zhǎng)了復(fù)合開(kāi)關(guān)的使用壽命。

在投入復(fù)合開(kāi)關(guān)時(shí)，因?yàn)榭煽毓栝_(kāi)關(guān)K_b導(dǎo)通的瞬間，由于電感L_a的電流抑制作用，不會(huì)發(fā)生大的沖擊電流，又由于可控硅開(kāi)關(guān)K_b的導(dǎo)通壓降很小，且電感L。在工頻頻率下阻抗很小，節(jié)點(diǎn)M_a和節(jié)點(diǎn)M_b兩點(diǎn)間的壓降較小，此時(shí)閉合磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c，對(duì)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的觸點(diǎn)損害很小，從而有效地延長(zhǎng)了控硅開(kāi)關(guān)K_b的壽命，進(jìn)而延長(zhǎng)了復(fù)合開(kāi)關(guān)的使用壽命。

本實(shí)施例在可控硅開(kāi)關(guān)K_b處于導(dǎo)通且磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c處于閉合時(shí)，如果要關(guān)斷可控硅開(kāi)關(guān)K_b，則在電流I₁過(guò)零點(diǎn)時(shí)才讓可控硅開(kāi)關(guān)K_b斷開(kāi)，這樣能夠有效保護(hù)可控硅開(kāi)關(guān)K_b的使用壽命。

本實(shí)施例只有在要向C相投入復(fù)合開(kāi)關(guān)的可控硅開(kāi)關(guān)K_b時(shí)才采用電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)投入，只要復(fù)合開(kāi)關(guān)上有電流的情況下都采用電流過(guò)零來(lái)進(jìn)行投入或切除，大大提高了復(fù)合開(kāi)關(guān)的使用壽命，可靠性較高，安全性較好。

本實(shí)施例中，當(dāng)可控硅開(kāi)關(guān)K_b導(dǎo)通時(shí)，在磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c還沒(méi)有斷開(kāi)的情況下，此時(shí)的磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c也是導(dǎo)通的，即可控硅開(kāi)關(guān)K_b和磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c此時(shí)同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。由于可控硅開(kāi)關(guān)K_b支路具有電感L_a的導(dǎo)通電阻，顯然磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c支路的阻抗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可控硅開(kāi)關(guān)K_b支路的阻抗，因此流過(guò)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的電流大于流過(guò)可控硅開(kāi)關(guān)K_b支路的電流。若磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c不在電流過(guò)零點(diǎn)斷開(kāi)觸點(diǎn)，極易損壞觸點(diǎn)。本實(shí)施例從通過(guò)獲取電感L_a支路的電流I₁過(guò)零點(diǎn)時(shí)的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，再讓控制器發(fā)出控制信號(hào)來(lái)斷開(kāi)磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的觸點(diǎn)，讓磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c在電流較小時(shí)進(jìn)行閉合或斷開(kāi)動(dòng)作，這樣就不易燒壞磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c上的觸點(diǎn)，有效地延長(zhǎng)了磁保持繼電器開(kāi)關(guān)K_c的使用壽命，進(jìn)而也延長(zhǎng)了復(fù)合開(kāi)關(guān)的使用壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。

本實(shí)施例的電能表的復(fù)合開(kāi)關(guān)的投切電流小，投切時(shí)不會(huì)燒壞復(fù)合開(kāi)關(guān)。該電能表不僅增加了整個(gè)電網(wǎng)負(fù)載切換的靈活性，也增加了相線切換的可靠性，能大大提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，智能化程度高，可靠性好。本實(shí)施例在投切復(fù)合開(kāi)關(guān)時(shí)，通過(guò)獲取電流過(guò)零點(diǎn)，再發(fā)出控制信號(hào)，斷開(kāi)或閉合復(fù)合開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)，切換電流小不易損壞復(fù)合開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)，有效地延長(zhǎng)了復(fù)合開(kāi)關(guān)的壽命。

上面結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但實(shí)現(xiàn)時(shí)不受上述實(shí)施例限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改。