[发明专利]一种电采暖智能变频、无增容控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种电采暖智能变频、无增容控制系统，其特征在于，包括MCU核心控制模块、火线输入模块(1)、火线输入模块(3)和火线输入模块(5)，所述火线输入模块(1)、火线输入模块(3)和火线输入模块(5)的输出端分别通过导线与电流互感器(1)、电流互感器(3)以及电流互感器(5)的输入端连接，所述电流互感器(1)、电流互感器(3)以及电流互感器(5)的输出端通过导线与整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与采集调理电路的输入端连接，所述采集调理电路的输出端与A/DC采集模块的输入端连接，所述A/DC采集模块的输出端通过信号线与MCU核心控制模块的输入端连接，所述MCU核心控制模块通过信号线与WIFI无线模块双向信号连接，所述MCU核心控制模块通过信号线与RF射频模块双向信号连接，所述MCU核心控制模块的输出端通过信号线与继电器模块(1)、继电器模块(5)的输入端连接，所述继电器模块(1)、继电器模块(5)的输出端通过信号线与调压电路(1)、调压电路(5)的输入端连接，所述继电器模块(1)的输入端连接火线输入模块(1)，所述继电器模块(5)的输入端连接火线输入模块(5)；

一种电采暖智能变频、无增容控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤；

S1、首先进行漏电流采集，主线路允许通过的总的电流大小为0-100A,5个通道允许通过的总的最大漏电流大小为30mA,漏电流的采集采用的是电流互感器，可将主线路和5个通道的线路里面的漏电流按比例采集到，然后再由整流电路整流，转换成可由MCU核心控制模块接收的直流，然后通过电阻转换成MCU核心控制模块能识别的直流电压； 电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器； 电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成，它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路； 电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量，二次侧不可开路；

S2、将漏电流进行调理，采用分压然后比例放大，作用等同于电压跟随，使后面级对前面级的影响很小； DR1＝DR11,DR9＝DR2； 放大电路输入电压为Uin＝DR11/(DR9+DR11)，后面是同向比例运算放大电路，因此整个电路的输出为：

ADC1＝Uin(1+DR2/DR1)＝DR11/(DR9+DR11)*(1+DR2/DR1)＝Uin；由于采用了比例运算放大电路，所以放大电路后级对前级影响很小；

S4、进行模数转换，将采集到的漏电流信号传递给MCU核心控制模块的AD接口，让MCU核心控制模块进行模数转换，转换成MCU核心控制模块能识别的数字信号，本产品采用STM32自带ADC采集接口：12位采集精度，1M采样速率，共使用6路采集接口，分别采集5个通道电流互感器经电流采集调理电路传输过来的电压信号，MCU核心控制模块根据自己设定的参考电压，在程序的控制下经过很短的时间进行采样，A/D转换，得到了一定的数字量，例如事先通过参考电压的设置，将50mA设定为111111111111；那么这时40mA的采样电流就是110011001100，此数字量可供MCU核心控制模块识别，MCU核心控制模块内部经过程序的反向运算，可以得出此时采集到的漏电流就是40mA，程序运算公式为：漏电流值＝50÷111111111111×MCU核心控制模块采得的数字量MCU核心控制模块程序事先设定控制通断优先级，有多种优先级通断控制模式，如：设置各个通道通电的优先级顺序为1、2、3、4、5；断开的顺序为：5、4、3、2、1；其他的优先级可以在程序中自设；一旦MCU核心控制模块检测到主进线漏电流超过设定值，马上按预先设定好的优先级切断某个通道的供电，达到控制总功率的目的，一旦MCU核心控制模块检测到主线路总的漏电流值小于设定值，程序自动按优先级开启各个通道，由于本产品通常用于地暖的加热控制，地暖如果长期不用的话，湿度会增大，正常使用的情况下漏电流会增大，影响本发明设备的正常检测，而地暖在工作的过程中，断电后不会很快降温，可以通过软件解决这个问题；MCU核心控制模块与通道通断控制电路采用本发明设备的IO口控制继电器的通断，继电器来控制各通道220V交流电的通断，来达到控制各通道通断的目的，同时若继电器吸合，该通道上接的电流互感器得电，漏电流又可采集到，并传递给MCU核心控制模块处理；同时也通过串口连接WiFi模块接收外部网络的参数配置控制信号，内置WIFI模块，频段2.4GHZ，使用串口和stm32进行通讯，从而使STM32可以通过WiFi模块连接上云端服务器，HLK-M50为串口wifi模块，可将MCU核心控制模块的串口信息转换成wifi模式的2.4GHZwifi信息，与其他的wifi设备进行通信，手机、平板、微机都可以通过装上应用软件连上云端服务器，继而通过云端服务器，和本产品内部的STM32MCU核心控制模块进行通讯，实现智能数据传输，达到远程操作该产品的目的，应用软件可以通过网络远程控制本发明设备某个通道的通断，可以查看各个通道的漏电流，可以实时获取配套的乐福之家温控器的温度采集数据，并且设置温控器的温度数据。

2.根据权利要求1所述的一种电采暖智能变频、无增容控制系统，其特征在于，所述MCU核心控制模块为STM32MCU核心控制模块，STM32MCU是一款基于ARMCortex-M内核的32位的微控制器，主频速度：72MHz，可以大大提高数据的接收和处理速度，以及控制速度。