CN201043982Y

CN201043982Y - 三相三线、三相四线兼容式电能表

Info

Publication number: CN201043982Y
Application number: CNU2007200798619U
Authority: CN
Inventors: 林柏; 冯德智
Original assignee: Sichuan Aostar Shuda Electric Co Ltd
Current assignee: Sichuan Aostar Shuda Electric Co Ltd
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2017-06-11

Abstract

本实用新型三相三线、三相四线兼容式电能表，包括外部接线端子A、B、C、N，与串口连接的微处理器，分别与微处理器连接的显示电路、存储电路、时钟电路，向整个电能表的电路提供电源的电源电路，其特征是有通过SPI数据总线与微处理器连接的带通过接线端子将输入的三相电压信号U_A、U_B、U_C、U_N和电流信号I_A、I_B、I_C进行处理的高精度计量芯片IC的计量电路。本实用新型既能用作三相三线制，也能用作三相四线制的电能表，可为用户在购买、保管、和取用上带来方便，也方便了电能表生产商的生产和储存管理。

Description

三相三线、三相四线兼容式电能表

技术领域：

本实用新型与电能表有关，特别与三相三线、三相四线兼容式电能表有关。

背景技术：

国内以往生产的三相电能表，均分为三相三线制和三相四线制两种类型。这两种类型的电能表的计量方法、接线方式、电压等级均不相同，因此这两种电能表是分别设计、生产、和使用的。其不足之处是两种类型的电能表不能兼容，在使用中必须分别购买、分别保管、分别取用，为应用带来诸多不便。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种既能用作三相三线制，也能用作三相四线制的电能表，可为用户在购买、保管、和取用上带来方便，也方便了电能表生产商的生产和储存管理的三相三线、三相四线兼容式电能表。

本实用新型的目的是这样来实现的：

本实用新型中三相三线、三相四线兼容式电能表，包括外部接线端子A、B、C、N，与串口连接的微处理器，分别与微处理器连接的显示电路、存储电路、时钟电路，向整个电能表的电路提供电源的电源电路，其特征是有通过SPI数据总线与微处理器连接的带通过接线端子将输入的三相电压信号U_A、U_B、U_C、U_N和电流信号I_A、I_B、I_C进行处理的高精度计量芯片IC₁的计量电路，微处理器是控制部分的核心器件，它的主要作用是完成电能表控制软件的运行，并与外部设备和其它器件进行通讯和数据交换。存储电路是计算数据的存储的地方，显示电路是用于显示各种数据的人机交互的界面，时钟电路是电表完成电量的复费率计算的时间来源，高精度计量芯片的作用是将输入的三相电压信号和电流信号进行处理并按照指定的计算公式(三相三线制和三相四线制两种)计算出结果(如有功电能、无功电能、电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率等)。

上述的计量电路中通过电流互感器和分压输入电路将三相电流信号和电压信号输入高精度计量芯片IC₁的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚。

上述的高精度计量芯片IC₁采用型号为ATT7026A或ATT7022A。

上述的电源电路中有分别通过二极管D₁、D₂、D₃与三相电压输入端连接的开关电源模块IC₃。

上述的开关电源模块IC₃采用型号为PH4D-5.705T的模块，BejingPower & heart Electronic Co.，Ltd生产输入为60-650V DC、输出为5.7V/0.5A DC的模块。

上述的电源电路中有分别与三相电压输入端连接的额定电压范围达57.7～260V的宽范围变压器T₁、T₂、T₃一端分别与宽范围变压器次级端连接的二极管D₄、D₅、D₆的另一端接于高电压转换芯片IC₂上。

上述的高电压转换芯片IC₂采用型号为LM5574或LM5010。

三相电能表实现计量时，两种类型的电能表是有一定区别的，主要有以下三点：

1、计量方法

三相三线制使用两元件法

P = {\overset{\cdot}{V}}_{AB} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{A} + {\overset{\cdot}{V}}_{CB} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C},

三相四线制使用三元件法

P = {\overset{\cdot}{V}}_{A} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{A} + {\overset{\cdot}{V}}_{B} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{B} + {\overset{\cdot}{V}}_{C} \cdot {\overset{\cdot}{I}}_{C}

2、接线方式

三相三线制采用三角形接线方式

三相四线制采用Y形接线方式

3、电压等级

三相三线制电压等级为3X100V

三相四线制电压等级为3X57.7V、3X220V

所以电能表实现三相三线制和三相四线制的转换需要三个方面问题的解决：电量计算方法的转换、输入信号的转换、电源电路宽范围适应。

本实用新型电量计算方法的转换：

电能表在接上交流电后，电能表的微处理器通过串口通信获知用户设定的电能表类型命令(指三相三线制或三相四线制的类型设定命令)，并通过SPI总线对计量芯片进行设定，计量芯片根据设定的电表类型将输入的三相电压信号和电流信号进行处理，然后将计算结果传输给微处理器计算出电量数据，同时微处理器读取时钟芯片的时间，根据时间将计算出电量数据在存储芯片中分别存放形成复费率电量，最后用户可通过显示电路的显示界面读取数据或者通过电能表的串口读取数据。

本实用新型输入信号的转换：

当作三相四线制表时，采用Y形接线方式，即将电表的外部接线端子A、B、C、N直接与外部输入电压U_A、U_B、U_C、VN连接，这时内部电路的电压参考点为VN，那么A、B、C点相对于电压参考点的电位就是相电压U_A、U_B、U_C，而通过A、B、C点输入的电流是I_A、I_B、I_C。当作三相三线制表时，采用三角形接线方式，即将电表的外部接线端子A、B、C与外部输入电压U_A、U_B、U_C连接，同时将端子B与VN连接，这时内部电路的电压参考点为U_B，那么A、C点相对于电压参考点的电位就是线电压U_AB、U_CB，而通过A、C点输入的电流还是I_A、I_C。这样就实现了输入信号在两元件法(当作三相三线制表)和三元件法(当作三相四线制表)上的转换。

本实用新型电源电路宽范围适应：电源部分电路可以是使用开关电源模块来提供电能表所需的VCC电源，也可使用是使用宽范围变压器和DC-DC转换芯片组成的电路来提供电能表所需的VCC电源，高电压DC-DC转换芯片的作用是将变压器次级输出并经整流后的宽范围直流电压转换为电表电路所需要的5.7V稳定电压以作为电表电路的电源。总之使用开关电源模块或电压输入范围为57.7V～260V AC的宽范围变压器及其相关电路，以满足三相三线制和三相四线制对电压等级的不同要求。

1)用户在购买电能表时，可将三相三线制和三相四线制表当作同一类表统计和购买，价格一样，便于处理。

2)用户在库存管理中勿须区分三相三线制电表和三相四线制电表，方便管理。

3)用户在领取使用时也勿须区分三相三线制电表和三相四线制电表，方便使用。

4)生产商在生产时也勿须区分三相三线制电表和三相四线制电表，方便生产和储存管理。

附图说明：

图1为本实用新型电路原理图。

图2为电源电路原理图。

图3为电源电路另一原理图。

具体实施方式：

参见图1，本实用新型三相三线、三相四线兼容式电能表，包括外部接线端子A、B、C、N，与串口1连接的微处理器2，分别与微处理器连接的显示电路3、存储电路4、时钟电路5，向整个电能表的电路提供电源的电源电路6，通过SPI数据总线与微处理器连接的带通过接线端子将输入的三相电压信号U_A、U_B、U_C、U_N和电流信号I_A、I_B、I_C进行处理的型号为ATT7026A或ATT7022A的高精度计量芯片IC₁的计量电路。计量电路中通过电流互感器和分压输入电路将三相电流信号和电压信号输入高精度计量芯片的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚。

电源电路可采用图2所述的结构。参见图2，电源电路中有分别通过二极管D₁、D₂、D₃与三相电压输入端连接的型号为PH4D-5.705T的开关电源模块IC₃。

电源电路也可采用图3所示的结构。参见图3，电源电路中有分别与三相电压输入端连接的额定电压范围达57.7～260V的宽范围变压器T₁、T₂、T_3.一端分别与宽范围变压器次级端连接的二极管D₄、D₅、D₆的另一端接于型号为LM5574或LM5010的高电压转换芯片IC₂上。

Claims

1.三相三线、三相四线兼容式电能表，包括外部接线端子A、B、C、N，与串口连接的微处理器，分别与微处理器连接的显示电路、存储电路、时钟电路，向整个电能表的电路提供电源的电源电路，其特征在于有通过SPI数据总线与微处理器连接的带通过接线端子将输入的三相电压信号U_A、U_B、U_C、U、和电流信号I_A、I_B、I_C进行处理的高精度计量芯片IC₁的计量电路。

2.如权利要求1所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特征在于计量电路中通过电流互感器和分压输入电路将三相电流信号和电压信号输入高精度计量芯片IC₁的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚。

3.如权利要求1或2所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特征在于高精度计量芯片IC₁采用型号为ATT7026A或ATT7022A。

4.如权利要求1或2所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特征在于电源电路中有分别通过二极管D₁、D₂、D₃与三相电压输入端连接的开关电源模块IC₃。

5.如权利要求4所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特征在于开关电源模块IC₃采用型号为PH4D-5.705T的模块。

6.如权利要求1或2所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特征在于电源电路中有分别与三相电压输入端连接的额定电压范围达57.7～260V的宽范围变压器T₁、T₂、T₃，一端分别与宽范围变压器次级端连接的二极管D₄、D₅、D₆的另一端接于高电压转换芯片上IC₂。

7.如权利要求6所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特征在于高电压转换芯片IC₂采用型号为LM5574或LM5010。