[發明專利]一種適用于DC1500V電壓輸入的電能表電路

在審

• 申請號: 202310333884.1
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116338304A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 張志寶;許文專;張鳳雛
• 申請（專利權）人: 江蘇斯菲爾電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10;G01R22/06
• 代理公司: 上海譜璟專利代理事務所(普通合伙) 31422
• 代理人: 呂琳琳

本發明公開一種適用于DC1500V電壓輸入的電能表電路：直流電能計量電路通過計量芯片測量直流母線電壓、電流及電能電參量，通過計量芯片的SPI口與MCU電路中MCU的SPI口進行數據交互；隔離電路實現計量芯片與MCU的SPI數字通訊，通過第一隔離電路和第二隔離電路兩級隔離電路的串聯，使直流電能計量電路與MCU電路的電氣間隙、爬電距離滿足DC1500V電壓輸入；MCU電路讀取計量芯片測量的電壓、電流及電能電參量；通訊電路對外提供RS485硬件接口與監控系統進行數據通訊，MCU電路通過串口與通訊電路連接；電源電路通過開關變壓器輸出兩路隔離的電源，分別為隔離電路、MCU電路及通訊電路提供工作電源。

技術領域

本發明涉及電能表技術領域，特別是涉及一種適用于DC1500V電壓輸入的電能表電路。

背景技術

直流電能表在直流充電樁、太陽能光伏等領域起著越來越重要的作用，市場上常規直流電能表電壓測量電路最大范圍到DC1000V，根據標準IEC61010-2-030(測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求第2-030部分：試驗和測量電路的特殊要求)，有些產品中高壓測量信號(直流母線電壓、電流)與低壓信號(如MCU電路、RS485電路)之間的電氣間隙和爬電距離只能滿足過電壓類別II(過電壓類別II：由配電裝置供電的耗能設備上所承受的過電壓)的基本絕緣，達不到過電壓類別III(過電壓類別III：安裝在配電裝置中的設備，以及設備的使用安全性和適用性必需符合特殊要求者上所承受的過電壓)的雙重絕緣要求，這些產品在使用中存在電氣安全隱患；目前直流電能表電壓、電流輸入普遍是四端子輸入(電壓信號正負端、電流信號正負端)，有些現場電壓信號負端在直流母線負端不同接線位置會對分流器采樣的電流信號精度有影響，當前太陽能光伏行業電壓已達到DC1500V高壓，市場上常規直流電能表已不滿足DC1500V的安規要求，特別是在高過電壓等級高海拔應用場合，由于高過電壓等級和高海拔對產品安規性能的影響，對產品的電氣間隙、爬電距離要求更加嚴格，太陽能光伏市場正在需求一款滿足標準IEC61010-2-030過電壓類別III、系統達到雙重絕緣的DC1500V電壓輸入的直流電能表。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題和不足，提供一種適用于DC1500V電壓輸入的電能表電路。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

本發明提供一種適用于DC1500V電壓輸入的電能表電路，其特點在于，其包括直流電能計量電路、隔離電路、MCU電路、通訊電路和電源電路。

所述直流電能計量電路中直流母線電壓最大值為DC1500V、母線電流通過分流器采樣，所述直流電能計量電路的三個輸入端子U+端、I+端、I-端依次連接電力設備的直流母線電壓正端U+和分流器的輸出信號I+端、I-端，用于通過計量芯片測量直流母線電壓、電流及電能電參量，并通過計量芯片的SPI口與MCU電路中MCU的SPI口進行數據交互。

所述隔離電路的輸出端連接直流電能計量電路中計量芯片的SPI口，所述隔離電路的輸入端與MCU電路中MCU的SPI口連接，所述隔離電路實現計量芯片與MCU的SPI數字通訊，通過第一隔離電路和第二隔離電路兩級隔離電路的串聯，使直流電能計量電路與MCU電路的電氣間隙、爬電距離滿足DC1500V電壓輸入，過電壓類別III的雙重絕緣要求。

所述MCU電路用于通過SPI口讀取計量芯片測量的電壓、電流及電能電參量。

所述通訊電路用于對外提供RS485硬件接口與監控系統進行數據通訊，所述MCU電路通過串口與通訊電路連接。

所述電源電路用于通過開關變壓器輸出兩路隔離的電源，分別為隔離電路、MCU電路及通訊電路提供工作電源。

本發明的積極進步效果在于：