CN109474063B - 交流电网供电***及其状态监测电路、用电设备 - Google Patents

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Abstract

一种交流电网供电***及其状态监测电路、用电设备。所述状态监测电路包括：监测单元，适于监测交流电网供电***当前的供电信息；控制单元，与所述监测单元耦接，适于基于所述监测单元的监测结果，判断所述交流电网供电***当前的供电状态，并基于判断结果控制交流电源是否向用电设备供电。应用上述方案，可以提高交流电网供电过程中的安全性。

Description

交流电网供电***及其状态监测电路、用电设备
技术领域
本发明实施例涉及交流电网供电领域，具体涉及一种交流电网供电***及其状态监测电路、用电设备。
背景技术
随着电力电子技术的进步，以及节能环保要求的提高，越来越多的用电设备，开始趋向于采用基于高频电力电子变换技术的驱动方案，以降低用电设备的能耗，改善用电设备的用电效率与可靠性。
上述类型的用电设备多种多样，小到一个照明灯泡，大到一台家用变频空调，甚至是一个电动汽车的充电桩。此类用电设备的供电，都来自于发电厂或就近的变电站提供的交流市电网络。
变电站或变电站输出的交流市电，本质上是个内部阻抗非常低的交流电压源，经过输电电力线缆，传送到用户侧的交流配电箱，再经用户侧电力线缆、用户侧交流电源开关，直至送达用电设备。在本发明的实施例中，为了描述方便，将整个交流电网供电***中，除用电设备外的其它设施，称为供电设施。
在整个交流供电传送的过程中，若其中一个或多个供电设施的功耗增大，会导致该供电设施所产生的热量过高。所产生的高温热量可能熔解该供电设施内的绝缘材料，甚至导致该供电设施内绝缘材料燃烧而发生火灾。
针对上述问题，目前主要采取的做法是：采用阻燃等级更高的材料或者抗老化、耐腐蚀的材料作为上述供电设施中的电气绝缘部件，并且在导电金属簧片的触点采用镀金或镀银的方式来减小接触电阻。
然而，随着供电设施使用年限增加，电气绝缘部件的材料会逐步老化，导电金属簧片触点的镀金或镀银材料也可能会发生脱落，上述做法无法从根本上解决用电过程中的安全隐患。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何提高交流电网供电过程中的安全性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种交流电网供电***的状态监测电路，所述状态监测电路包括：监测单元，适于监测交流电网供电***当前的供电信息；控制单元，与所述监测单元耦接，适于基于所述监测单元的监测结果，判断所述交流电网供电***当前的供电状态，并基于判断结果控制交流电源是否向用电设备供电。
可选地，所述监测单元监测的供电信息包括：所述交流电网供电***的供电等效阻抗或者供电等效导纳；其中，所述供电等效阻抗为所述交流电网供电***中所有供电设施的等效阻抗之和，所述供电等效导纳为所述交流电网供电***中所有的等效导纳之和。
可选地，所述用电设备包括：整流电路，适于将所述交流电源输出的交流电压整流为相应的直流电压；功率变换电路，与所述整流电路耦接，适于基于所述整流电路输出的直流电压进行功率变换。
可选地，所述交流电网供电***的状态监测电路，耦接于所述整流电路及功率变换电路之间。
可选地，所述控制单元包括：控制电路，适于基于所述监测单元的监测结果，判断所述交流电网供电***的当前供电状态，输出相应的控制信号；开关电路，与所述控制电路耦接，适于在所述控制电路输出的控制信号的控制下断开或导通，以切断或者保持所述交流电源与所述用电设备之间的供电连接；充放电电路，与所述开关电路串联，并与所述整流电路耦接，适于在所述开关电路导通时进行充电，在所述开关电路断开时放电。
可选地，所述监测单元包括：第一监测子电路，与所述整流电路耦接，适于监测所述交流电网供电***中供电设施两端的电压值；第二监测子电路，与所述整流电路耦接，适于监测所述交流电网供电***中流经供电设施的电流。
可选地，所述第一监测子电路包括：第一采样电阻，与所述整流电路的正极输出端耦接；第二采样电阻，第一端与所述第一采样电阻串联，并与所述控制电路的第一输入端耦接，第二端与所述整流电路的负极输出端耦接。
可选地，所述第一监测子电路包括：第三采样电阻，与所述充放电电路的输出端耦接；第四采样电阻，第一端与所述第三采样电阻串联，并与所述控制电路的第一输入端耦接，第二端与所述整流电路的负极输出端耦接。
可选地，所述第一监测子电路包括：第五采样电阻，与所述整流电路的第一输入端耦接；第六采样电阻，第一端与所述第五采样电阻串联，并与所述控制电路的第一输入端耦接，第二端与所述整流电路的负极输出端耦接。
可选地，所述第二监测子电路包括：第七采样电阻，第一端与所述开关电路串联且与所述控制电路的第二输入端耦接，第二端与所述整流电路的负极输出端耦接。
可选地，所述控制电路包括：同步检测电路，与所述第一监测子电路及第一参考电压输出端耦接，适于在所述第一监测子电路的监测结果等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压时，输出相应的控制信号，控制所述开关电路导通预设时长；供电状态判断电路，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于在所述开关电路导通期间内，基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果判断所述交流电网供电***当前的供电状态，并输出相应的判断结果信号；驱动电路，与所述同步检测电路及所述供电状态判断电路耦接，适于基于所述供电状态判断电路及所述同步检测电路的输出驱动所述开关电路断开或导通。
可选地，所述同步检测电路，包括：同步检测子电路，与所述第一监测子电路及第一参考电压输出端耦接，适于检测所述第一监测子电路的监测结果是否等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压，并在所述第一监测子电路的监测结果等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压时，输出启动信号；定时电路，与所述同步检测子电路耦接，适于在接收到所述启动信号时，输出第一控制信号，控制所述开关电路在所述预设时长内保持导通状态，以及在所述预设时长结束后，输出第二控制信号，控制所述开关电路断开。
可选地，所述定时电路为单稳态定时器。
可选地，所述供电状态判断电路包括：监测结果计算电路，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于在所述开关电路导通期间内，基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果，计算所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值；监测结果比较电路，与所述监测结果计算电路及第二参考电压输出端耦接，适于将所述监测结果计算电路输出的供电信息的结果模拟值与所述第二参考电压输出端输出的第二参考电压进行比较，并基于比较结果输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态的判断结果信号；锁存器，与所述监测结果比较电路耦接，适于基于所述监测结果比较电路输出的判断结果信号确定是否触发所述开关电路进入持续导通状态。
可选地，所述监测结果计算电路包括：电压信号获取电路，与所述第一监测子电路耦接，适于获取所述第一监测子电路的监测结果；电流信号获取电路，与所述第二监测子电路耦接，适于获取所述第二监测子电路的监测结果；运算电路，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果，计算所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值。
可选地，所述运算电路，适于将第一监测子电路的监测结果与所述第二监测子电路的监测结果的比值，作为所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值。
可选地，所述监测结果比较电路，适于在所述监测结果计算电路输出的供电信息的结果模拟值小于所述第二参考电压输出端输出的第二参考电压时，输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态为正常的第一判断结果信号，反之输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态为异常的第二判断结果信号。
可选地，所述驱动电路，适于在所述同步检测电路输出所述第一控制信号，或者所述同步检测电路输出所述第二控制信号且所述监测结果比较电路输出第一判断结果信号时，驱动所述开关电路导通；以及在所述同步检测电路输出所述第二控制信号且所述监测结果比较电路输出所述第二判断结果信号时，驱动所述开关电路断开。
可选地，所述驱动电路包括：或门电路，输入端与所述供电状态判断电路及所述同步检测电路耦接，输出端与所述开关电路耦接，适于对所述供电状态判断电路及所述同步检测电路的输出结果执行或运算，并将或运算结果输出至所述开关电路，以驱动所述开关电路导通或断开。
可选地，所述驱动电路还包括：第一驱动器，适于将所述或门电路的或运算结果进行放大，并输出至所述开关电路。
可选地，所述控制电路还包括：使能电路，输入端与所述定时电路及所述锁存器的输出端耦接，输出端与所述监测结果计算电路及监测结果比较电路耦接，适于为所述监测结果计算电路及监测结果比较电路提供使能信号。
可选地，所述使能电路包括：与所述锁存器的输出端耦接的非门电路；与所述定时电路的输出端耦接的与门电路，所述与门电路的另一输入端与所述非门电路的输出端耦接；所述与门电路的输出端输出所述使能信号。
可选地，所述充放电电路包括：第一电容，一端与所述整流电路耦接，另一端与所述开关电路耦接，并与所述用电设备的功率变换电路并联，适于在所述开关电路导通时进行充电，在所述开关电路断开时通过所述用电设备的功率变换电路放电。
可选地，所述充放电电路包括：第二电容以及与所述第二电容并联的放电电阻；其中：第二电容，一端与所述整流电路耦接，另一端与所述开关电路耦接，适于在所述开关电路导通时进行充电，在所述开关电路断开时通过所述放电电阻放电。
可选地，所述控制电路还包括：使能信号输出端，与所述功率变换电路的一输入端耦接，适于基于判断结果控制所述功率变换电路启动并进入工作状态。
可选地，所述交流电网供电***的状态监测电路，耦接于所述用电设备及所述交流电网供电***中除所述用电设备外的供电设施之间。
本发明实施例还提供了一种用电设备，所述用电设备包括：整流电路，适于将所述交流电源输出的交流电压整流为相应的直流电压；功率变换电路，与所述整流电路耦接，适于基于所述整流电路输出的直流电压进行功率变换；所述用电设备还包括：上述任一种的交流电网供电***的状态监测电路，耦接于所述整流电路及功率变换电路之间，适于监测交流电网供电***的状态，并基于监测结果控制交流电源是否向用电设备供电。
本发明实施例还提供了一种交流电网供电***，所述交流电网供电***包括：供电侧设备；以及与所述供电侧设备耦接的用电侧设备；其中，所述用电侧设备包括：上述任一种的交流电网供电***的状态监测电路，用电设备以及供电设施。
相对于现有技术，本发明实施例的优点在于：
采用上述方案，通过监测单元监测交流电网供电***当前的供电信息，进而由控制单元基于监测单元的监测结果，判断交流电网供电***当前的供电状态，进而控制交流电源是否向用电设备供电，由此可以保护交流电网供电***，避免因局部供电设施等效阻抗过大引起的高温熔毁甚至引起火灾等安全隐患，从根本上提高用电过程中的安全性。
进一步地，通过监测交流电网供电***中所有供电设施的等效阻抗之和或者所有的等效导纳之和，可以更加准确地确定交流电网供电***当前的供电状态。
进一步地，在整流电路及功率变换电路之间设置交流电网供电***的状态监测电路，实施更加简便，并且实施成本更低。
附图说明
图1是现有技术中一种交流电网供电***的结构示意图；
图2是现有技术中一种交流电网供电***的等效电路结构示意图；
图3是本发明实施例中一种交流电网供电***的状态监测电路的结构示意图；
图4是本发明实施例中一种交流电网供电***的等效电路结构示意图；
图5是本发明实施例中另一种交流电网供电***的等效电路结构示意图；
图6是本发明实施例中一种交流电网供电***的状态监测电路的电路结构示意图；
图7是本发明实施例中另一种交流电网供电***的状态监测电路的电路结构示意图；
图8是本发明实施例中又一种交流电网供电***的状态监测电路的电路结构示意图；
图9是本发明实施例中再一种交流电网供电***的状态监测电路的电路结构示意图；
图10是本发明实施例中一种控制电路的电路结构示意图；
图11是本发明实施例中另一种控制电路的电路结构示意图；
图12是交流电网供电***非正常时的控制时序图；
图13是交流电网供电***正常时的控制时序图；
图14是本发明实施例中又一种控制电路的电路结构示意图；
图15是本发明实施例中再一种控制电路的电路结构示意图。
具体实施方式
由于交流电力的普及，现在大量的用电设备是由交流电网供电的。参照图1，从发电站送出的交流电，经过由变电站或电力变送器11、供电电力线缆12构成的供电侧设备，最后送达用电侧设备的用电设备13。其中，用电侧设备可以包括：用户交流配电箱14、用户电力线缆15、用户交流电源插座16、电源开关17及用电设备13。本发明实施中，将整个电力传送过程中，除用电设备13以外的其它设施，称为供电设施。
在上述的交流电网供电***中，多数供电设施本身是存在导电阻抗的。例如，在供电侧设备中，供电电力线缆12存在等效电阻。在用电侧设备中，用户交流配电箱14中的接线桩存在接触电阻，用户电力线缆15存在等效电阻，用户交流电源插座16存在接触电阻，电源开关17存在接触电阻。在某些电工现场，有些电力线缆与电力线缆之间的短接，常常采用接线帽或直接电线绞合的方式，因此，电力线缆与电力线缆之间也存在接触电阻。
随着使用年限的增加，上述供电设施会由于设施老化或受腐蚀等因素，对应的等效电阻或接触电阻可能会变大。
参照图2，电阻R表示交流电网供电***中供电设施的等效电阻或接触电阻的总和，统称为供电等效阻抗R。
从图2中可以看出，供电等效阻抗R串联在用电设备13的供电回路中。当用电设备13工作时，其所需的工作电流Iac同样也流经供电等效阻抗R。因此，电流Iac会在供电等效阻抗R上产生功耗，其消耗的功率P＝Iac2*R。
供电等效阻抗R的阻值越大，其上消耗的功率P也越大。当这个供电等效阻抗R主要是由某个局部的阻抗构成时，例如主要是由用户交流电源插座的导电金属簧片的接触电阻构成时，上述的功耗将主要集中在导电金属簧片上，由此产生的热量导致插座内的导电金属簧片发热。当热量过高时，可能熔毁用户交流电源插座的绝缘塑料外壳部件，严重时将导致绝缘塑料外壳部件燃烧等火灾事故，绝缘塑料外壳部件熔毁后也可能使得插座内导电金属部件裸露，致使绝缘失效，此时人体接触用户交流电源插座将会引起触电事故。
在实际应用中，交流电网供电***中的任一供电设施对应的等效电阻或接触电阻均可能变大。如果集中在某个供电设施上，就会引起该供电设施的功耗增大，产生高温热量会引起其内绝缘材料的燃烧，或者电气安全绝缘失效等情况的发生。
针对上述问题，目前主要采取的做法是：采用阻燃等级更高的材料或者抗老化、耐腐蚀的材料作为上述供电设施中的电气绝缘部件，并且在导电金属簧片的触点采用镀金或镀银的方式来减小接触电阻。
然而，随着供电设施使用年限增加，电气绝缘部件的材料会逐步老化，导电金属簧片触点的镀金或镀银材料也可能会发生脱落，上述做法无法从根本上解决用电过程中的安全隐患。
针对上述问题，本发明实施例提供了一种交流电网供电***的状态监测电路，通过监测单元监测交流电网供电***当前的供电信息，进而由控制单元基于监测单元的监测结果，判断交流电网供电***当前的供电状态，进而控制交流电源是否向用电设备供电，由此可以保护交流电网供电***，避免因局部供电设施的高温熔毁而引起火灾等安全隐患，从根本上提高用电过程中的安全性。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图3，本发明实施例提供了一种交流电网供电***的状态监测电路30，所述状态监测电路30可以包括：监测单元31，以及控制单元32。其中：
所述监测单元31，适于监测交流电网供电***当前的供电信息；
所述控制单元32，与所述监测单元31耦接，适于基于所述监测单元31的监测结果，判断所述交流电网供电***当前的供电状态，并基于判断结果控制交流电源是否向用电设备供电。
在具体实施中，所述监测单元31可以通过监测交流电网供电***当前的多种供电信息，具体不作限制。
由于交流电网供电***中各种供电设施出现导电不良时，大都因供电设施内的电力线缆老化或受腐蚀等因素而导致的导通电阻变大，或者因接触不良所导致接触电阻变大，比如，接线桩、电源插座、电气开关的机械接触触点不良，以及导线与导线绞合处的接触不良等。
无论是导通电阻变大，还是接触电阻变大，均会使得交流电网供电***的供电等效阻抗变大，也就使得交流电网供电***的供电等效导纳变小，因此，为了更加准确地判断交流电网供电***当前的供电状态，在本发明的一实施例中，所述监测单元31可以监测的供电信息可以包括：所述交流电网供电***的供电等效阻抗或者供电等效导纳。
其中，所述供电等效阻抗为所述交流电网供电***中所有供电设施的等效阻抗之和，所述供电等效导纳为所述交流电网供电***中所有的等效导纳之和。
在本发明的实施例中，所述用电设备可以包括：开关电源装置、电源逆变装置、电机装置、电加热装置等多种功率型负载，具体不作限制。
在具体实施中，所述状态监测电路30在交流电网供电***中位置不作限制。
在本发明的一实施例中，参照图4，所述状态监测电路30可以耦接于所述用电设备41及所述交流电网供电***中除所述用电设备外的供电设施之间。电阻R表示交流电网供电***中供电设施的等效电阻或接触电阻的总和，统称为供电等效阻抗R。将所述状态监测电路30前置于用电设备41，以监测所述的供电等效阻抗R。
在本发明的另一实施例中，参照图5，由于大多数的用电设备51可以包括：整流电路511，适于将所述交流电源输出的交流电压整流为相应的直流电压；以及功率变换电路512，与所述整流电路511耦接，适于基于所述整流电路511输出的直流电压进行功率变换。故可以将所述状态监测电路30放置在所述整流电路511及功率变换电路512之间，以便于实施。
如图5所示，交流市电经过前述各个供电设施的供电等效阻抗R后，送至整流电路511，再经过所述状态监测电路30后，送达后级功率变换电路512。其中，供电等效阻抗R即为前述各个供电设施的等效导通电阻之总和。整流电路511由整流二极管构成，其等效导通电阻很小可以忽略不计。在整流电路511之后，包含整流电路511本身，可以整体看作是用电设备51。在整流电路511之前，可以整体看作是交流电网，包括各种供电设施的供电等效阻抗R。
正常的交流电网，其电压为正弦波形，频率为50赫兹或60赫兹。当其中的各个供电设施良好的情况下，如电力线缆良好、开关接触良好的情况下，交流电网的供电等效阻抗R是非常小的，整个交流电网可以看作是一个内阻非常小的交流电压源，可以为后面的功率变换电路512工作提供足够大的交流电流。因此所述状态监测电路30主要监测的是供电等效阻抗R的值是否发生变化。
可以理解的是，无论所述状态监测电路30具***置如何，均不构成对本发明的限制，且均在本发明的保护范围之内。
本发明以下的实施例中，以所述状态监测电路30置于整流电路511及功率变换电路512之间，且所述监测单元31监测所述交流电网供电***的供电等效阻抗为例，对所述状态监测电路30进行详细描述：
图6为本发明实施例中一种状态监测电路30电路结构示意图。参照图6，在具体实施中，所述整流电路511可以由四个两两串联的二极管并联组成。所述整流电路511正极输出端及负极输出端通过所述状态监测电路30与功率变换电路512耦接。
在本发明的一实施例中，所述控制单元可以包括：控制电路601，开关电路602以及充放电电路603。其中：
所述控制电路601，适于基于所述监测单元的监测结果，判断所述交流电网供电***的当前供电状态，输出相应的控制信号Out；
所述开关电路602，与所述控制电路601耦接，适于在所述控制电路601输出的控制信号Out的控制下断开或导通，以切断或者保持所述交流电源AC与所述用电设备之间的供电连接；
所述充放电电路603，与所述开关电路602串联，并与所述整流电路511耦接，适于在所述开关电路602导通时进行充电，在所述开关电路602断开时放电。
在具体实施中，所述充放电电路603可以包括：
第一电容C1，一端与所述整流电路511耦接，另一端与所述开关电路602耦接，并与所述用电设备的功率变换电路512并联，适于在所述开关电路602导通时进行充电，在所述开关电路602断开时通过所述用电设备的功率变换电路512放电。
在具体实施中，所述开关电路602包括：第一开关K1。其中，所述第一开关K1可以为三极管、场效应管、可控硅等半导体固态开关器件，具体不作限制。
在本发明的一实施例中，所述监测单元可以包括：第一监测子电路611以及第二监测子电路612。其中：
所述第一监测子电路611，与所述整流电路511耦接，适于监测所述交流电网供电***中供电设施两端的电压值；
所述第二监测子电路612，与所述整流电路511耦接，适于监测所述交流电网供电***中流经供电设施的电流。
在本发明的一实施例中，参照图6，所述第一监测子电路611可以包括：第一采样电阻R1以及第二采样电阻R2。其中：
所述第一采样电阻R1，与所述整流电路511的正极输出端耦接；
所述第二采样电阻R2，第一端与所述第一采样电阻R1串联，并与所述控制电路601的第一输入端耦接，第二端与所述整流电路511的负极输出端耦接。
在本发明的一实施例中，所述第二监测子电路612可以包括：
第七采样电阻R7，第一端与所述开关电路602串联且与所述控制电路601的第二输入端耦接，第二端与所述整流电路511的负极输出端耦接。
参照图6，交流电源AC经过供电等效阻抗R送至整流电路511的输入端，整流电路511的正极输出端分别经第一电容C1、第一开关K1、第七采样电阻R7后回到整流电路511的负极输出端。第七采样电阻R7采样到的电流信号送至控制电路601的信号接收端VS2。同时，串联的电阻第一采样电阻R1、第二采样电阻R2连接在整流电路511的正极输出端和负极输出端之间，用于在第二采样电阻R2上得到比例于整流电路511输出电压的电压采样信号，该信号送至控制电路601的信号接收端VS1。其中，信号接收端VS1为控制电路601的第一输入端，信号接收端VS2为控制电路601的第二输入端。功率变换电路512并接在第一电容C1两端，实现对第一电容C1两端电压的放电复位。控制电路601的控制信号Out连接第一开关K1的控制端，用于控制第一开关K1的导通与关断。
下面结合图6，对所述状态监测电路30的工作原理进行详细描述：
当交流电源开关K0闭合时，交流电源AC经过供电等效阻抗R后施加在整流电路511的输入端。初始阶段，所述状态监测电路30尚未开始工作，即控制电路601尚未开始工作。
此时，控制电路601的输出端Out可以维持低电平，使得第一开关K1保持关断的高阻抗状态。由于第一开关K1的断开，使得第一电容C1没有被接入回路，第一电容C1两端的电压归零，即使第一电容C1上有电荷也会被其上并联的功率变换电路512的阻抗放电至零。由于第一开关K1的断开，第七采样电阻R7上无电流流过，使得送至控制电路601信号接收端VS2的信号也为零。同时，在该阶段，整流电路511的输出电压在第一采样电阻R1、第二采样电阻R2上生成分压并得到电压采样信号VS1。
当控制电路601开始工作时，控制电路601首先检测电压采样信号VS1。由于VS1信号是由整流电路511的输出电压经过第一采样电阻R1、第二采样电阻R2的阻值比例分压而生成，因而电压采样信号VS1呈现正弦电压信号的整流形式。控制电路601检测VS1信号，当电压采样信号VS1达到控制电路601设定的比较阈值Vref1的时刻，控制电路601采样当前电压采样信号VS1，并且在控制电路601内部记录并保持所采样到的当前电压采样信号VS1的幅值。紧随其后，控制电路601输出的控制信号Out开始输出高电平，使得第一开关K1进入导通状态。
在实际应用中，控制电路601可以设定一个控制信号Out维持高电平的时长，该预设时长可以在几个微秒至几十个微秒的范围内取值。当该预设时长结束时，控制信号Out被复位成低电平，从而关断第一开关K1。
在控制电路601输出的控制信号Out输出高电平以维持第一开关K1导通的预设时长内，交流电源AC经过供电等效阻抗R、整流电路511、第一电容C1、第一开关K1、第七采样电阻R7的回路，开始对第一电容C1进行充电。
由于第一开关K1导通的时长较短，依据电容两端电压不能突变的原理，可以得知在这个短时间的充电时长内，第一电容C1上的电压降变化较小，并且第一电容C1两端的初始电压是被功率变换电路512放电到零的，由此可以认为，在第一开关K1的导通时长内，第一电容C1两端的电压变化幅度可以忽略不计。
另外，在第一开关K1导通的时长内，整流电路511内二极管的导通压降很低可忽略，第七采样电阻R7阻值较小其上电压降也可忽略，而且第一开关K1本身的导通压降很小也可忽略。由此，在第一开关K1导通的时长内，交流电源AC的瞬时值主要施加在供电等效阻抗R两端，从而在这个供电等效阻抗R上产生一个瞬时脉冲电流。
该瞬时脉冲电流的流通回路中包含了第七采样电阻R7，从而在第七采样电阻R7上产生反映这个脉冲电流的电压信号，并被送至控制电路601的接收端VS2，控制电路601在内部采样VS2的脉冲幅度。
在本发明的一实施例中，可以设定依据控制电路601决定第一开关K1导通的条件为：VS1的幅度值达到控制电路601设定的第一参考电压Vref1。在VS1的幅度值等于第一参考电压Vref1时，控制电路601内部记录并保持当前采样到的VS1的幅值。在随后的第一开关K1导通期间内，由于这个导通时长仅为微秒级的短时间，相对交流电源AC为50或60赫兹的缓变的工频电压，可以认为在第一开关K1的导通期间内，信号VS1与控制电路601内部所记录保持的V S1的幅值两者之间没有显著差异。
另外，由于在第一开关K1的导通期间，交流电源AC的瞬时值主要施加在供电等效阻抗R两端，由此可以认为，控制电路601内部所记录保持的信号VS1的幅值反映了第一开关K1导通期间内施加在供电等效阻抗R两端的交流电源AC的瞬时值，两者间的比例关系由第一采样电阻R1、第二采样电阻R2以及第一参考电压Vref1的值决定。其中，第一采样电阻R1、第二采样电阻R2的阻值可为固定不变的常数，第一参考电压Vref1为控制电路内部固定不变的基准参考值。
因此，根据上述描述，可以得出如下的关系表达式：
在采样时刻，控制单元内部记录保持的VS1值为：VS1＝Vref1
在采样时刻，控制单元外部的VS1值为：VS1＝Vac*R2/(R1+R2)
其中，Vac表示在采样时刻交流电源AC的瞬时值。
在第一开关K1导通期间内，交流电压AC的瞬时值Vac被几乎全部施加在供电等效阻抗R两端，因此可以得知在第一开关K1导通期间内，供电等效阻抗R两端的电压瞬时值V_R可以表示为：
V_R＝Vac＝Vref1*(1+R1/R2) (1)
此外，在第一开关K1导通期间内，有瞬时脉冲电流流过供电等效阻抗R，该瞬时脉冲电流也同时流过第七采样电阻R7，在第七采样电阻R7上得到的信号送至控制电路601的信号接收端VS2，控制电路601在内部采样信号VS2的脉冲幅度，因此信号VS2的脉冲幅度比例于流过供电等效阻抗R的脉冲电流幅度，比例取决于第七采样电阻R7的阻值。
假设流过供电等效阻抗R的脉冲电流幅度用I_R表示，控制电路601采样到的第七采样电阻R7上的脉冲信号幅度用VS2表示，则可以得到如下表达式：
I_R＝VS2/R7 (2)
由式(1)及(2)上可知，V_R表示在第一开关K1导通期间施加在供电等效阻抗R两端的电压值，I_R表示在第一开关K1导通期间流经供电等效阻抗R的脉冲电流幅度，由此可以得到供电等效阻抗R的阻值大小：
R＝V_R/I_R (3)
根据(1)、(2)及(3)，可以进一步得到供电等效阻抗R的表达式如下：
R＝Vref1*(1+R1/R2)/(VS2/R7)＝VS1*(1+R1/R2)/(VS2/R7)＝(VS1/VS2)*R7*(1+R1/R2) (4)
由于第一参考电压Vref1为控制电路601内已知的基准参考值，同时在R1、R2、R7阻值已确定情况下，控制电路601可以通过短时间导通并采样信号VS2幅度值的方式，间接地测量出交流电网中的供电等效阻抗R的数值大小。
在具体实施中，控制电路601可以将VS1/VS2作为供电等效阻抗R的结果模拟值，将其与预设的第二参考电压Vref2做比较，并根据比较结果对第一开关K1的导通与断开做出进一步的时序控制策略。
具体地，将VS1/VS2与Vref2进行比较，可以得到如下比较结果：
第一种：VS1/VS2≤Vref2；
第一种：VS1/VS2＞Vref2。
当VS1/VS2≤Vref2时，表明目前的交流电网供电***的内阻较小，控制电路601可以判定目前的交流电网供电***是正常的，进而控制电路601可以在第一开关K1的导通时长结束后仍然控制第一开关K1的保持导通状态。因此，整流电路511的输出电压由于第一开关K1的持续导通而被送入后级功率变换电路512，使得功率变换电路512得电而开始工作。换句话说，在所述状态监测电路30检测到交流电网供电***内阻较小时，判定交流电网供电***为正常，从而长期闭合开关，使能功率变换电路512，从而使得用电设备完整地投入正常运行。
当VS1/VS2＞Vref2时，表明目前的交流电网供电***的内阻较大，控制电路601可以判定目前的交流电网供电***是非正常的，进而控制电路601可以在第一开关K1导通时长结束后立即关断第一开关K1。由此，整流电路511的输出电压不能被送至功率变换电路512，使得功率变换电路512没有供电而无法工作。换句话说，在所述状态监测电路30检测到交流电网供电***内阻较大时，可以判定交流电网为非正常，从而断开第一开关K1，后级功率变换电路512因失电而无法工作，因此用电设备被禁止投入运行。
由于功率变换电路512没有供电而无法工作，就不会产生工作所需的大电流，也就不会出现图5中示出的交流电流Iac较大的情况，因而不会在供电等效阻抗R上产生功耗。这样，即使交流电网供电***中的某个供电设施内存在非正常的较大阻抗，由于此时交流电流Iac很小，由此确保在这个非正常的较大阻抗上产生的功耗也很小，故不会引起高温熔毁或燃烧等安全事故。
可以理解的是，在具体实施中，在控制电路601因VS1/VS2＞Vref2而断开第一开关K1时，这个断开动作并非是永久性的。控制电路601可以在下一个交流电压周期到来时，重新开始采样信号VS1和信号VS2，开始下一次测量交流电网供电等效阻抗R的过程。只要测量到VS1/VS2＞Vref2，这样的导通、测量、判断、关断等过程将周期性地一直进行下去。只有出现VS1/VS2≤Vref2时，控制电路601才会判定目前的交流电网是正常的，进而在第一开关K1的导通时长结束后仍然继续不间断地维持第一开关K1导通，从而使得后级功率变换电路512持续地投入运行。
图7为本发明实施例中另一种状态监测电路30的电路结构示意图。参照图7，与图6中示出的状态监测电路30的电路结构不同之处在于：
所述第一监测子电路611可以包括：第三采样电阻R3以及第四采样电阻R4。其中：
所述第三采样电阻R3，与所述充放电电路603的输出端耦接；
所述第四采样电阻R4，第一端与所述第三采样电阻R3串联，并与所述控制电路601的第一输入端耦接，也就是与控制电路601的信号接收端VS1耦接；第二端与所述整流电路511的负极输出端耦接。
参照图7，生成电压采样信号VS1的串联第三采样电阻R3、第四采样电阻R4连接在第一开关K1的一端和整流电路511的负极输出端之间。可以设置第三采样电阻R3、第四采样电阻R4的阻值远大于功率变换电路512的等效电阻的阻值。第一电容C1上的初始电压不再为零，而是一个由功率变换电路512的等效电阻、第三采样电阻R3、第四采样电阻R4的阻值决定的静态直流分压值。因此，电压采样信号VS1，来自于整流电路511的输出电压减去第一电容C1上静态直流分压后再做第三采样电阻R3、第四采样电阻R4的分压，即：VS1＝(Vac-Vc1)*R4/(R3+R4)。其它可以参照上述关于图6中状态监测电路30工作原理的描述，此处不再赘述。
图8为本发明实施例中又一种状态监测电路30的电路结构示意图。参照图8，与图6中示出的状态监测电路30的电路结构不同之处在于：
所述第一监测子电路611可以包括：第五采样电阻R5以及第六采样电阻R6。其中：
所述第五采样电阻R5，与所述整流电路511的第一输入端耦接；
所述第六采样电阻R6，第一端与所述第五采样电阻R5串联，并与所述控制电路601的第一输入端耦接，也就是与所述控制电路601的信号接收端VS1耦接；第二端与所述整流电路511的负极输出端耦接。
参照图8，生成电压采样信号VS1的第五采样电阻R5、第六采样电阻R6连接在整流电路511的一个输入端和整流电路511的负极输出端之间，相当于取样信号来自于整流电路511中整流桥的其中一个桥臂，其上电压相对参考地呈现为交流正弦电压的半周波。这样，电压采样信号VS1也呈现为一个正弦信号的半周波，在不影响控制电路601对电压采样信号VS1采样记录与保持的情况下，将控制电路601测量交流电网供电***供电等效阻抗的频繁度降低为图6所示实施例的一半，具体工作原理可以参照上关于图6中状态监测电路30工作原理的描述，不再赘述。
图9为本发明实施例中另一种状态监测电路30的电路结构示意图。参照图9，与图6中示出的状态监测电路30的电路结构不同之处在于：
所述充放电电路602可以包括：第二电容C2以及与所述第二电容C2并联的放电电阻R0；其中：
第二电容C2，一端与所述整流电路511耦接，另一端与所述开关电路602耦接，适于在所述开关电路602导通时进行充电，在所述开关电路602断开时通过所述放电电阻R0放电。
所述控制电路601还可以包括：使能信号输出端OE，与所述功率变换电路512的一输入端耦接，适于基于判断结果控制所述功率变换电路启动并进入工作状态。
参照图9，控制电路601的使能信号输出端OE输出的使能信号OE可以送至后级功率变换电路512的功率使能端PE，当使能信号OE电平有效时，如高电平，可以使得后级功率变换电路512的功率使能端PE为有效电平，进而允许功率变换电路512开始工作。当使能信号OE电平无效时，如低电平，可以使得后级功率变换电路512的功率使能端PE为无效电平，从而禁止后级功率变换电路512投入运行。
可以理解的是，在具体实施中，所述状态监测电路30的电路结构并不限于上述实施例，本领域技术人员还可以采用其它电路结构实现所述状态监测电路30，此处不再一一列举。
在具体实施中，所述控制电路601可以采用多种电路结构实现，具体不作限制。
在本发明的一实施例中，参照图10，所述控制电路601可以包括：同步检测电路101，供电状态判断电路102以及驱动电路103。其中：
所述同步检测电路101，与所述第一监测子电路及第一参考电压输出端耦接，适于在所述第一监测子电路的监测结果VS1等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压Vref1时，输出相应的控制信号，控制所述开关电路导通预设时长；
所述供电状态判断电路102，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于在所述开关电路导通期间内，基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果VS1及VS2判断所述交流电网供电***当前的供电状态，并输出相应的判断结果信号；
所述驱动电路103，与所述同步检测电路101及所述供电状态判断电路102耦接，适于基于所述供电状态判断电路102及所述同步检测电路101的输出驱动所述开关电路断开或导通。
在本发明的一实施例中，所述同步检测101电路可以包括：同步检测子电路101a以及定时电路101b。其中：
所述同步检测子电路101a，与所述第一监测子电路及第一参考电压输出端耦接，适于检测所述第一监测子电路的监测结果VS1是否等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压Vref1，并在所述第一监测子电路的监测结果VS1等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压Vref1时，输出启动信号；
所述定时电路101b，与所述同步检测子电路101a耦接，适于在接收到所述启动信号时，输出第一控制信号，控制所述开关电路在所述预设时长内保持导通状态，以及在所述预设时长结束后，输出第二控制信号，控制所述开关电路断开。
在具体实施中，所述定时电路101b可以采用单稳态定时器实现。当然，所述定时电路101b也可以采用其它电路实现，具体不作限制。
在本发明的一实施例中，所述供电状态判断电路102可以包括：监测结果计算电路102a，监测结果比较电路102b以及锁存器102c。其中：
所述监测结果计算电路102a，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于在所述开关电路导通期间内，基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果VS1及VS2，计算所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值V1；
所述监测结果比较电路102b，与所述监测结果计算电路及第二参考电压输出端耦接，适于将所述监测结果计算电路输出的供电信息的结果模拟值V1与所述第二参考电压输出端输出的第二参考电压Vref2进行比较，并基于比较结果输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态的判断结果信号；
所述锁存器102c，与所述监测结果比较电路耦接，适于基于所述监测结果比较电路输出的判断结果信号确定是否触发所述开关电路进入持续导通状态。
在具体实施中，所述供电状态判断电路102可以在所述监测结果计算电路102a输出的供电信息的结果模拟值V1小于或等于所述第二参考电压输出端输出的第二参考电压Vref2时，输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态为正常的第一判断结果信号，反之，在所述监测结果计算电路102a输出的供电信息的结果模拟值V1大于或等于所述第二参考电压输出端输出的第二参考电压Vref2时，输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态为异常的第二判断结果信号。
在本发明的一实施例中，所述驱动电路103可以包括：
或门电路103a，输入端与所述供电状态判断电路102及所述同步检测电路101耦接，输出端与所述开关电路耦接，适于对所述供电状态判断电路102及所述同步检测电路101的输出结果执行或运算，并将或运算结果输出至所述开关电路，以驱动所述开关电路导通或断开。
在本发明的另一实施例中，除所述或门电路103a外，所述驱动电路103还可以包括：
第一驱动器103b，适于将所述或门电路103a的或运算结果进行放大，并输出至所述开关电路。
可以理解的是，在具体实施中，当或门电路103a的或运算结果足以驱动所述开关电路时，所述驱动电路103中也可以不设置所述第一驱动器103b。
在具体实施中，为了更加准确地控制所述监测结果计算电路102a及监测结果比较电路102b的起始工作时刻，所述控制电路601还可以包括：
使能电路104，输入端与所述定时电路101b及所述锁存器102c的输出端耦接，输出端与所述监测结果计算电路102a及监测结果比较电路102b耦接，适于为所述监测结果计算电路102a及监测结果比较电路102b提供使能信号。
在具体实施中，也可以设置监测结果计算电路102a及监测结果比较电路102b在满足相应的条件下自行启动，而无须在所述控制电路601中设置使能电路104，以简化控制电路601实施的复杂度，并可以节约电路面积。
参照图10，所述控制电路601包含两个信号输入端VS1和VS2，以及一个控制输出端Out。电压采样信号VS1送至同步检测电路101的一个输入端，第一参考电压Vref1作为比较阈值送至同步检测电路101的另一个输入端。同步检测电路101的输出送至定时电路101b的启动端。电压采样信号VS1同时还送至监测结果计算电路102a的一个输入端，电流采样信号VS2送至监测结果计算电路102a的另一个输入端。
监测结果计算电路102a的输出端送至监测结果比较电路102b的一个输入端，第二参考电压Vref2作为比较阈值送至监测结果比较电路102b的另一个输入端。监测结果比较电路102b的输出信号送至锁存器102c的输入端。锁存器102c的输出信号送至或门电路103a一个输入端。定时电路101b的输出信号送至或门电路103a的另一个输入端。或门电路103a的输出信号送至第一驱动器103b的输入端，第一驱动器103b的输出作为所述整个控制电路的输出端Out；监测结果计算电路102a、监测结果比较电路102b各自有一个使能输入端，同时连接至使能电路104的输出端。
下面结合图6及图10，对所述控制电路601的工作原理进行描述如下：
由于电压采样信号VS1来自于交流电压经第一采样电阻R1、第二采样电阻R2的分压，呈现为一个经过整流的正弦形式。随着电压采样信号VS1电压的正弦变化，当其达到比较阈值Vref1时，被同步检测子电路101a识别。同步检测子电路101a开始启动定时电路101b使其输出一个高电平信号，这个高电平的持续时长由定时电路101b决定。当定时电路101b的定时时间结束时，定时电路101b输出恢复为低电平，等待下一次的使能启动。
定时电路101b输出的高电平信号经过或门电路103a至第一驱动器103b，使得第一驱动器103b输出端Out为高电平，由此使得第一开关K1导通，即定时电路101b输出信号的高电平持续时间决定了第一开关K1的导通时长。
第一开关K1导通使得交流电压开始对电容C1充电，由此在第七采样电阻R7上产生电流采样信号VS2。与此同时，使能电路104输出使能信号启动监测结果计算电路102a、监测结果比较电路102b。
在定时电路101b输出的高电平信号的上升沿时刻，电压采样信号VS1的瞬时值被监测结果计算电路102a进行采样并记录保存。与此同时，在当前导通时长内，电流采样信号VS2采样通道持续打开并送至监测结果计算电路102a。
监测结果计算电路102a根据当前记录保持的VS1值，以及当前的VS2值，依据公式(4)，计算出所述导通时长内交流电网供电***呈现的供电等效阻抗R的结果模拟值V1＝VS1/VS2，并输出至监测结果比较电路102b。
监测结果比较电路102b将结果模拟值V1与第二参考电压Vref2做比较。
当V1＞Vref2时，表明测量到的当前交流电网供电***的供电等效阻抗较大，可以判定当前交流电网供电***非正常。
在具体实施中，可以设置锁存器102c为高电平触发有效。当V1＞Vref2时，监测结果比较电路102b可以输出为低电平信号，并送至锁存器102c，锁存器未被触发，输出信号维持低电平。锁存器102c输出的低电平信号送至或门电路103a后，不影响当前第一驱动器103b的输出。
定时电路101b在所设定的时长结束时，输出的高电平信号重新复位成低电平信号。相应地，或门电路103a输出信号恢复低电平，从而使得第一驱动器103b输出端Out也恢复成低电平，第一开关K1断开，至此，第一开关K1的导通时长结束。与此同时，使能电路104禁止监测结果计算电路102a及监测结果比较电路102b的工作。同步检测子电路101a重新开始等待下一次电压采样VS1的幅度值到达第一参考电压Vref1，再启动下一次的识别。
在上述的重复性的供电等效阻抗测量过程中，当出现V1≤Vref2时，监测结果比较电路102b可以判定当前交流电网供电***的供电等效阻抗R为正常。此时，监测结果比较电路102b的输出呈现为高电平。该高电平信号被送至锁存器102c，进而触发锁存器102c输出高电平信号，且这个高电平信号被永久锁定，并送至或门电路103a，继续使得第一驱动器103b的输出端Out维持高电平。此时，即使定时电路101b的定时时间结束、使能电路104禁止监测结果计算电路102a及监测结果比较电路102b工作的情况下，第一驱动器103b的输出端Out仍可以一直保持高电平，使得第一开关K1一直维持导通状态。也就是说，控制电路601在判断出当前的交流电网供电***正常时，第一开关K1将永久闭合导通，后级的功率变换电路512得电开始投入正常运行。
图11为本发明实施例中所述控制电路601的一种具体电路结构示意图。
参照图11，在具体实施中，所述同步检测子电路101a可以采用具备滞回特性的第一比较器110实现。所述定时电路101b可以采用单稳态定时器实现。所述锁存器102c可以采用触发锁存器实现。所述监测结果比较电路102b可以采用第二比较器111实现。
在本发明的一实施例中，所述监测结果计算电路102a可以包括：电压信号获取电路112，电流信号获取电路113以及运算电路114。其中：
所述电压信号获取电路112，与所述第一监测子电路耦接，适于获取所述第一监测子电路的监测结果VS1；
所述电流信号获取电路113，与所述第二监测子电路耦接，适于获取所述第二监测子电路的监测结果VS2；
所述运算电路114，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果VS1及VS2，计算所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值V1。
在具体实施中，所述电压信号获取电路112可以包括第二开关K2以及与所述第二开关K2耦接的第三电容C3。所述电流信号获取电路113可以包括：第三开关K3。
在具体实施中，所述运算电路114可以采用除法运算器实现。所述除法运算器适于将第一监测子电路的监测结果与所述第二监测子电路的监测结果的比值，即VS1/VS2，作为所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值V1。
在本发明的一实施例中，所述使能电路104可以包括：
与所述锁存器102c的输出端耦接的非门电路115；
与所述定时电路101b的输出端耦接的与门电路116，所述与门电路116的另一输入端与所述非门电路115的输出端耦接；
所述与门电路116的输出端输出所述使能信号EN。
如图11所示，监测结果计算电路102a由电压信号获取电路112、电流信号获取电路113以及运算电路114构成。电压采样信号VS1送至电压信号获取电路112的输入端，电流采样信号VS2送至电流信号获取电路113的输入端。电压信号获取电路112的输出信号X送至运算电路114的一个输入端，电流信号获取电路113的输出信号Y送至运算电路114的另一个输入端。运算电路114用于实现X信号与Y信号幅值的除法运算，除法运算的结果作为监测结果计算电路102a的输出信号Z。Z信号的大小反映了控制电路所测量到的交流电网供电***的供电等效阻抗的大小。
Z信号送至第二比较器111的一个输入端，第二参考电压Vref2送至第二比较器111的另一个输入端，第二比较器111的输出信号D作为监测结果比较电路102b的输出信号。
D信号送至触发锁存器102c的输入触发端，触发锁存器102c的输出信号Q送至或门电路103a的一个输入端，定时电路101b的输出信号送至或门电路103a的另一个输入端。或门电路103a的输出信号送至第一驱动器103b的输入端，第一驱动器103b的输出端Out作为整个控制电路的输出端。
Q信号经过反相器115后送至与门电路116的一个输入端，定时电路101b的输出信号送至与门电路116的另一个输入端。与门电路116的输出信号EN作为使能电路104的输出信号，分别送至电压信号获取电路112、电流信号获取电路113、运算电路114、第二比较器111的各自的使能端。
图12为交流电网供电***为非正常时的控制时序图。下面结合图11及图12，对交流电网供电***为非正常时控制电路各组成部分输出信号的时序变化进行描述如下：
参照图12，在t1时刻，信号VS1＝Vref1，第一比较器110输出的有效电平启动单稳态定时器，使其输出一个高电平信号，高电平的持续时长为图12所示的Ton，即t1到t2时段。
单稳态定时器输出的高电平信号经过或门电路103a使得第一驱动器103b输出端Out为高电平，从而使得第一开关K1导通。与此同时，单稳态定时器输出的高电平信号使得使能信号EN有效，使能信号EN保持有效的持续时长即为Ton时段。EN信号的上升沿时刻(即t1时刻)，电压信号获取电路112对当前的信号VS1进行取样并记录保持，作为X信号。在EN信号有效期间，电流信号获取电路113保持打开，使得第一开关K1导通期间产生的充电电流信号VS2被送入并作为Y信号。X信号和Y信号进行除法运算后得到Z信号，模拟量Z信号的幅度大小反映了当前交流电网供电等效阻抗R的数值大小。
当Z信号的幅度超过第二参考电压Vref2时，第二比较器111输出D信号呈现低电平，使得触发锁存器102c不能被有效触发，即触发锁存器102c输出Q信号保持为初始状态的低电平。
在t2时刻到来时，单稳态定时器输出重新变为低电平，使得EN信号无效从而关闭电压信号获取电路112、电流信号获取电路113、运算电路114、第二比较器111，这使得X信号、Y信号、Z信号、D信号复位成低电平。与此同时，t2时刻单稳态定时器输出电平变为低电平，经过或门电路103a，使得第一驱动器103b的输出端信号Out也变为低电平，从而关断第一开关K1。
从t1到t2的时间段，为所述状态检测电路使能第一开关K1导通的第一个导通时长，之后在t3到t4时间段以及t5到t6时间段，依次为所述状态检测电路使能开关K1的第二、第三个导通时长。只要交流电网的供电等效阻抗保持较大值，所述状态检测电路的这种检测过程将不断地进行下去，并且始终判定当前交流电网的供电***当前状态为非正常，进而不会将后级的功率变换电路投入运行，达到消除安全隐患的目的。
图13为交流电网供电***为正常时的控制时序图。下面结合图11及图13，对交流电网供电***正常时控制电路各组成部分输出信号的时序变化进行描述如下：
如图13所示，在t7时刻，VS1信号＝Vref1，第一比较器110启动单稳态定时器输出一个高电平信号，高电平的持续时长为Ton，即t7到t8时段。单稳态定时器输出的高电平信号经过或门电路103a使得第一驱动器103b输出端Out为高电平，从而使得第一开关K1导通。与此同时，单稳态定时器输出的高电平使得使能信号EN有效，使能信号EN保持有效的持续时长即为Ton时段。EN信号的上升沿时刻(即t7时刻)，电压信号获取电路112对当前的信号VS1进行取样并记录保持，作为X信号。在EN信号有效期间，电流信号获取电路113保持打开，使得第一开关K1导通期间产生的信号VS2被送入并作为Y信号。X信号和Y信号进行除法运算后得到Z信号，模拟量Z信号的幅度大小反映了当前交流电网供电***的供电等效阻抗的数值大小。
当Z信号的幅度低于Vref2电平，所述状态检测电路判定当前交流电网供电***的供电等效阻抗为正常的较小值。由此，第二比较器111输出D信号变为高电平，使得触发锁存器102c被有效触发，由此触发锁存器102c输出Q信号被锁定并且始终保持为高电平，即使单稳态定时器所定义的Ton时长结束，也不会改变触发锁存器102c的高电平输出状态。高电平的Q信号经反相器115和与门电路116，将永久关闭使能信号EN。
始终呈现高电平的Q信号经过或门电路103a至第一驱动器103b，使得第一驱动器103b输出端Out始终为高电平，因此第一开关K1将始终保持导通状态，后级功率变换电路随之开始投入持续运行。
在具体实施中，由于导纳与阻抗互为倒数，因此导纳参数同样可以反映当前交流电网的供电状态正常与否。因此，在本发明的一实施例中，所述供电状态判断电路102所监测的供电信息还可以为所述交流电网供电***的供电等效导纳。
具体地，所述监测结果计算电路102a可以计算得到交流电网供电***的供电等效导纳的结果模拟值，所述监测结果比较电路102b可以将供电等效导纳的结果模拟值与第二参考电压Vref2进行比较，并输出相应的供电状态的判断结果信号，进而由锁存器102c基于所述监测结果比较电路输出的判断结果信号确定是否触发所述开关电路进入持续导通状态。
正常的交流电网，其阻抗应该很小，则相应地其导纳应该为很大。非正常的交流电网则反之。因此，在所述监测结果比较电路102b采用第二比较器111实现时，第二比较器111输入极性需要相应的调整，即运算电路114得到的模拟量送至第二比较器111的正极输入端，而第二参考电压Vref2送至负极输入端，详情请参见图14。
图15为本发明实施例中控制电路的另一种具体电路结构示意图。参照图15，相对于图11中示出的具体电路结构，不同之处在于：所述控制电路具有使能信号输出端OE，用于控制后级功率变换电路是否投入运行。
具体地，所述驱动电路还可以包括：第二驱动器103c。触发锁存器102c的输出信号Q经第二驱动器103c后输出使能信号OE。
当然，在具体实施中，在触发锁存器102c的输出信号Q驱动能力足够控制后级功率变换电路的情况下，所述驱动电路103也可以不设置第二驱动器103c，而直接将触发锁存器102c的输出信号Q作为使能信号OE。
参照图5，本发明的实施例还提供了一种用电设备51，所述用电设备51可以包括：
整流电路511，适于将所述交流电源输出的交流电压整流为相应的直流电压；
功率变换电路512，与所述整流电路511耦接，适于基于所述整流电路511输出的直流电压进行功率变换；
以及上述实施例中的交流电网供电***的状态监测电路30，耦接于所述整流电路511及功率变换电路512之间，适于监测交流电网供电***的状态，并基于监测结果控制交流电源是否向用电设备供电。
关于所述状态监测电路30，具体可以参照上述实施例中的描述进行实施，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种交流电网供电***，所述***可以包括：
供电侧设备；
以及与所述供电侧设备耦接的用电侧设备；
其中，所述用电侧设备包括：上述实施例中的交流电网供电***的状态监测电路30，用电设备以及供电设施。
在本发明的一实施例中，参照图4，所述交流电网供电***的状态监测电路30，耦接于所述用电设备41及所述交流电网供电***中的供电设施之间。
在本发明的另一实施例中，参照图5，所述用电设备51包括：整流电路511及功率变换电路512。所述交流电网供电***的状态监测电路30，耦接于所述整流电路511及功率变换电路512之间。
由上述内容可知，本发明实施例中提供的状态监测电路30，可以监测到交流电网供电***的供电等效阻抗或者供电等效导纳的大小，进而决定是否将用电设备投入运行，由此可以避免由于接触电阻之类的等效阻抗的损耗而引起的高温熔毁或火灾等安全隐患。
并且，与现有技术相比，本发明实施例中提供的状态监测电路30通过电气参数的测量、判断及开关动作的方法，可以更精确地识别出交流电网的供电状态正常与否，不受制于供电设施的绝缘材料、导电材料、机械触点、老化状态等不确定因素，实现了更稳定更可靠的安全保护。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，包括：
监测单元，适于监测交流电网供电***当前的供电信息；所述监测单元监测的供电信息包括：所述交流电网供电***的供电等效阻抗或者供电等效导纳；所述供电等效阻抗为所述交流电网供电***中所有供电设施的等效阻抗之和，所述供电等效导纳为所述交流电网供电***中所有的等效导纳之和；
控制单元，与所述监测单元耦接，适于基于所述监测单元的监测结果，判断所述交流电网供电***当前的供电状态，并基于判断结果控制交流电源是否向用电设备供电；
所述用电设备包括：整流电路，适于将所述交流电源输出的交流电压整流为相应的直流电压；功率变换电路，与所述整流电路耦接，适于基于所述整流电路输出的直流电压进行功率变换；所述交流电网供电***的状态监测电路，耦接于所述整流电路及功率变换电路之间；
所述控制单元包括：控制电路，适于基于所述监测单元的监测结果，判断所述交流电网供电***的当前供电状态，输出相应的控制信号；开关电路，与所述控制电路耦接，适于在所述控制电路输出的控制信号的控制下断开或导通，以切断或者保持所述交流电源与所述用电设备之间的供电连接；充放电电路，与所述开关电路串联，并与所述整流电路耦接，适于在所述开关电路导通时进行充电，在所述开关电路断开时放电；
所述监测单元包括：第一监测子电路，与所述整流电路耦接，适于在所述开关电路导通期间内，监测所述交流电网供电***中供电设施两端的电压值；第二监测子电路，与所述整流电路耦接，适于监测所述交流电网供电***中流经供电设施的电流；
所述控制电路包括：同步检测电路，与所述第一监测子电路及第一参考电压输出端耦接，适于在所述第一监测子电路的监测结果等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压时，输出相应的控制信号，控制所述开关电路导通预设时长；供电状态判断电路，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于在所述开关电路导通期间内，基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果判断所述交流电网供电***当前的供电状态，并输出相应的判断结果信号；驱动电路，与所述同步检测电路及所述供电状态判断电路耦接，适于基于所述供电状态判断电路及所述同步检测电路的输出驱动所述开关电路断开或导通；
所述同步检测电路，包括：同步检测子电路，与所述第一监测子电路及第一参考电压输出端耦接，适于检测所述第一监测子电路的监测结果是否等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压，并在所述第一监测子电路的监测结果等于所述第一参考电压输出端输出的第一参考电压时，输出启动信号；定时电路，与所述同步检测子电路耦接，适于在接收到所述启动信号时，输出第一控制信号，控制所述开关电路在所述预设时长内保持导通状态，以及在所述预设时长结束后，输出第二控制信号，控制所述开关电路断开；
所述供电状态判断电路包括：监测结果计算电路，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于在所述开关电路导通期间内，基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果，计算所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值；监测结果比较电路，与所述监测结果计算电路及第二参考电压输出端耦接，适于将所述监测结果计算电路输出的供电信息的结果模拟值与所述第二参考电压输出端输出的第二参考电压进行比较，并基于比较结果输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态的判断结果信号；锁存器，与所述监测结果比较电路耦接，适于基于所述监测结果比较电路输出的判断结果信号确定是否触发所述开关电路进入持续导通状态。
2.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述第一监测子电路包括：
第一采样电阻，与所述整流电路的正极输出端耦接；
第二采样电阻，第一端与所述第一采样电阻串联，并与所述控制电路的第一输入端耦接，第二端与所述整流电路的负极输出端耦接。
3.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述第一监测子电路包括：
第三采样电阻，与所述充放电电路的输出端耦接；
第四采样电阻，第一端与所述第三采样电阻串联，并与所述控制电路的第一输入端耦接，第二端与所述整流电路的负极输出端耦接。
4.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述第一监测子电路包括：
第五采样电阻，与所述整流电路的第一输入端耦接；
第六采样电阻，第一端与所述第五采样电阻串联，并与所述控制电路的第一输入端耦接，第二端与所述整流电路的负极输出端耦接。
5.如权利要求2至4任一项所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述第二监测子电路包括：
第七采样电阻，第一端与所述开关电路串联且与所述控制电路的第二输入端耦接，第二端与所述整流电路的负极输出端耦接。
6.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述定时电路为单稳态定时器。
7.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述监测结果计算电路包括：
电压信号获取电路，与所述第一监测子电路耦接，适于获取所述第一监测子电路的监测结果；
电流信号获取电路，与所述第二监测子电路耦接，适于获取所述第二监测子电路的监测结果；
运算电路，与所述第一监测子电路及第二监测子电路耦接，适于基于所述第一监测子电路及第二监测子电路的监测结果，计算所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值。
8.如权利要求7所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述运算电路，适于将第一监测子电路的监测结果与所述第二监测子电路的监测结果的比值，作为所述监测单元所监测的供电信息的结果模拟值。
9.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述监测结果比较电路，适于在所述监测结果计算电路输出的供电信息的结果模拟值小于所述第二参考电压输出端输出的第二参考电压时，输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态为正常的第一判断结果信号，反之输出表征所述交流电网供电***当前的供电状态为异常的第二判断结果信号。
10.如权利要求9所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述驱动电路，适于在所述同步检测电路输出所述第一控制信号，或者所述同步检测电路输出所述第二控制信号且所述监测结果比较电路输出第一判断结果信号时，驱动所述开关电路导通；以及在所述同步检测电路输出所述第二控制信号且所述监测结果比较电路输出所述第二判断结果信号时，驱动所述开关电路断开。
11.如权利要求10所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述驱动电路包括：
或门电路，输入端与所述供电状态判断电路及所述同步检测电路耦接，输出端与所述开关电路耦接，适于对所述供电状态判断电路及所述同步检测电路的输出结果执行或运算，并将或运算结果输出至所述开关电路，以驱动所述开关电路导通或断开。
12.如权利要求11所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：
第一驱动器，适于将所述或门电路的或运算结果进行放大，并输出至所述开关电路。
13.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
使能电路，输入端与所述定时电路及所述锁存器的输出端耦接，输出端与所述监测结果计算电路及监测结果比较电路耦接，适于为所述监测结果计算电路及监测结果比较电路提供使能信号。
14.如权利要求13所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述使能电路包括：
与所述锁存器的输出端耦接的非门电路；
与所述定时电路的输出端耦接的与门电路，所述与门电路的另一输入端与所述非门电路的输出端耦接；
所述与门电路的输出端输出所述使能信号。
15.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述充放电电路包括：
第一电容，一端与所述整流电路耦接，另一端与所述开关电路耦接，并与所述用电设备的功率变换电路并联，适于在所述开关电路导通时进行充电，在所述开关电路断开时通过所述用电设备的功率变换电路放电。
16.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述充放电电路包括：第二电容以及与所述第二电容并联的放电电阻；其中：
第二电容，一端与所述整流电路耦接，另一端与所述开关电路耦接，适于在所述开关电路导通时进行充电，在所述开关电路断开时通过所述放电电阻放电。
17.如权利要求16所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述控制电路还包括：使能信号输出端，与所述功率变换电路的一输入端耦接，适于基于判断结果控制所述功率变换电路启动并进入工作状态。
18.如权利要求1所述的交流电网供电***的状态监测电路，其特征在于，所述交流电网供电***的状态监测电路，耦接于所述用电设备及所述交流电网供电***中除所述用电设备外的供电设施之间。
19.一种用电设备，包括：
整流电路，适于将交流电源输出的交流电压整流为相应的直流电压；
功率变换电路，与所述整流电路耦接，适于基于所述整流电路输出的直流电压进行功率变换；
其特征在于，还包括：
权利要求1至17任一项所述的交流电网供电***的状态监测电路，耦接于所述整流电路及功率变换电路之间，适于监测交流电网供电***的状态，并基于监测结果控制交流电源是否向用电设备供电。
20.一种交流电网供电***，其特征在于，包括：
供电侧设备；
以及与所述供电侧设备耦接的用电侧设备；
其中，所述用电侧设备包括：权利要求1至17任一项所述的交流电网供电***的状态监测电路，用电设备以及供电设施。
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