[發(fā)明專利]一種基于磁隔離技術(shù)的三相電能表

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011251359.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN112462134A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 刁瑞朋;劉祥波;孫廣鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島鼎信通訊股份有限公司;青島鼎信通訊科技有限公司
• 主分類號(hào): G01R22/06
• 分類號(hào): G01R22/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于磁隔離技術(shù)的三相電能表。該三相電能表包含MCU、計(jì)量電路、采樣元件、供電電源、其他外圍電路。該三相電能表通過解決了非隔離采樣元件帶來的三相計(jì)量電路間的隔離及供電問題，通過磁隔離技術(shù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)MCU與計(jì)量電路間的隔離、供電及通信問題。本發(fā)明利用磁隔離變壓器的隔離特性及能量傳遞及信息傳輸特性，使得采用非隔離采樣元件三相電能表電路大大簡(jiǎn)化，節(jié)省多路供電電源。同時(shí)相比采用隔離采樣元件的三相電能表大大降低了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三相電能表，特別是基于磁隔離技術(shù)解決計(jì)量模塊的供電、通信問題，實(shí)現(xiàn)錳銅等非隔離采樣元件在三相電能表上的應(yīng)用。主要適用于電力計(jì)量及通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在三相電能表中，要實(shí)現(xiàn)三相電能計(jì)量需要對(duì)三相電壓、三相電流進(jìn)行分別采樣。而三相交流電線路間存在高壓，對(duì)三相電流采樣需要解決隔離問題。

目前主流的做法是使用電流互感器作為電流采樣元件，利用電流互感器自身初次級(jí)的隔離特性解決三相交流線路的高壓隔離問題，如圖1所示。由于互感器制作工藝復(fù)雜、體積大、成本高，造成三相電能表整體成本增加；且當(dāng)電網(wǎng)中存在直流分量時(shí)互感器會(huì)產(chǎn)生很大的計(jì)量誤差。

如果采用錳銅作為電流采樣元件，就需要對(duì)后級(jí)的三相電流計(jì)量電路做隔離處理，如圖2所示。這就要求對(duì)三相計(jì)量電路提供三相隔離供電，同時(shí)還要與主控MCU間分別實(shí)現(xiàn)隔離通信。整個(gè)實(shí)現(xiàn)方案十分復(fù)雜，成本過高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于磁隔離技術(shù)的新一代三相電能表。在充分考慮三相隔離計(jì)量的條件下，利用磁隔離技術(shù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)三相計(jì)量電路間的隔離、供電與通信。

本發(fā)明的電流采樣元件可采用錳銅或其他非隔離采樣元件，采樣元件與磁隔離計(jì)量電路相連。磁隔離計(jì)量電路與主控MCU通過磁隔離變壓器相連，磁隔離變壓器在實(shí)現(xiàn)隔離的同時(shí)，為磁隔離計(jì)量電路供電，并通過調(diào)制解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)磁隔離計(jì)量電路與主控MCU間的通信。如圖3所示。

所述磁隔離變壓器通過電磁轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)變壓器兩端的能量傳遞及信號(hào)傳輸。

所述三相電能表是指安裝于電網(wǎng)中對(duì)三相交流電進(jìn)行計(jì)量的裝置。

所述三相隔離是指電網(wǎng)中三相交流回路之間不能短接，每?jī)上嗷芈烽g均需有相應(yīng)的絕緣隔離措施。

所述磁隔離技術(shù)是指利用基于電磁轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)隔離的方式。

所述磁隔離計(jì)量電路是指基于磁隔離通信技術(shù)用于對(duì)采樣原件轉(zhuǎn)換出的模擬信號(hào)經(jīng)過一定的處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路。

所述調(diào)制是指將有用信號(hào)荷載在載波信號(hào)形成已調(diào)信號(hào)的方式。

所述解調(diào)是調(diào)制的反過程，用以提取已調(diào)信號(hào)中的有用信號(hào)。

附圖說明

圖1采用互感器作為采樣元件的三相電能表。

圖2采用錳銅作為采樣元件的三相電能表。

圖3基于磁隔離技術(shù)的三相電能表。

具體實(shí)施方式

如圖3所示，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的三相表MCU與計(jì)量電路只需要1路電源供電。電源只需為MCU供電，MCU提供某種頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，磁隔離變壓器將該驅(qū)動(dòng)信號(hào)由MCU端傳遞到計(jì)量電路端，計(jì)量電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)整流后變?yōu)橹绷鳛檎麄€(gè)電路工作提供電源。

在MCU向計(jì)量電路發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，MCU可通過調(diào)制方式將有用信號(hào)調(diào)制在驅(qū)動(dòng)信號(hào)上形成調(diào)制信號(hào)，計(jì)量電路通過解調(diào)方式從調(diào)制信號(hào)中解調(diào)出有用信號(hào)；反之計(jì)量電路向MCU發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)量電路通過調(diào)制方式將有用信號(hào)調(diào)制在驅(qū)動(dòng)信號(hào)上形成調(diào)制信號(hào)，MCU通過解調(diào)方式從調(diào)制信號(hào)中解調(diào)出有用信號(hào)。如上過程實(shí)現(xiàn)MCU與計(jì)量芯片的雙向通信。