带并联电流传感器的三相交流电度表解决方案
2021-11-01
电能表被设计用于测量电路的电流和电压（电功率），是监测家庭、工厂、办公室等场所的功耗（千瓦时单位）的有用工具。
如今，鉴于节能和环保举措和法规的数量不断增加，这些智能电表的需求量越来越大。
第一个完整的带有分流电流传感器的三相电表设计
该解决方案提供了一整套计量参数：有源宽带、有源基波、无功和视在功率和能量数据，包括每相和累积数据。它为每个电压和电流信号执行RMS和可选失真（THD）计算，以及直流测量，以及每个相位的线路周期、相移和相电压延迟。
利用STM32F4 MCU针对sigma-delta调制器（DFSDM）的六个独立数字滤波器，它可以实时并行处理所有电压和电流SD比特流，保证每个信号上的2.5 kHz带宽以及功率和能量测量的高定时分辨率。STM32F4 MCU还可以通过STISO621W双通道数字隔离器与STPMS2调制器连接，仅使用两根导线进行隔离，从而确保6000V脉冲耐受电压（VIOTM）和1200V最大重复隔离电压（VIORM）。
解决方案是如何工作的？
基于Arm®Cortex®-M4 32位内核的STM32F4高性能微控制器通过配置专用DFSDM将同步时钟分配给三个STPMS2智能传感器。
STPMS2是一种低成本的双通道24位二阶sigma-delta调制器，分别通过分压器和分流电流传感器测量电路每相的电压和电流。调制器使用STM32F4的4-MHz时钟对信号进行过采样，并在单个输出管脚上多路复用电压和电流∑-Δ比特流。由于其可编程斩波稳定、低噪声和低偏移放大器，STPMS2智能传感器确保在宽信号范围内进行高精度信号转换。它在高精度模式（4MHz时为4mA）下也提供了非常低的功耗，在低功率模式（1MHz时为1.2mA）下可以进一步降低功耗。
STM32F4的DFSDM将电压和电流流解复用，并使用专用滤波器消除量化噪声，并提供“较慢”的24位数字信号。
根据转换后的电压和电流信号，STM32F4的嵌入式数字信号处理器（DSP）和浮点单元（FPU）每200µs实时计算所有计量数据，并为额外的计量应用留出空间。
STISO621W双通道数字隔离器适用于恶劣环境，包括施密特触发器输入，对噪声和高速输入/输出切换时间具有鲁棒性。该解决方案使用三个STISO621W设备有效隔离每个STPMS2和STM32F4之间的时钟和数据信号，以实现域间安全快速（高达100 Mbit/s）的数据传输，并在较长的使用寿命和任何可能的故障期间保持绝缘完整性。
关键产品优势
-适用于CT、分流器和罗氏线圈传感器
-可编程斩波稳定低噪声低偏移电流放大器
-精密电压基准
-可编程温度补偿曲线
-1:5000范围内的0.1%精度
-低功耗
-高抗噪性
-3ns以下的脉冲畸变
-数据速率高达100M位/秒
-6000V冲击耐受电压（VIOTM
-1200V最大重复隔离电压（VIORM）
-长寿命
-高度可靠的数据传输
-创新的批采集模式（BAM）显著降低了数据批处理期间的功耗
-嵌入式内存保护单元（MPU）增强了应用程序的安全性
-嵌入式DSP和FPU可以每200µs实时计算所有计量数据
所有特征
额定功率：
电源级电源电压介于80 V RMS和350 V RMS之间
最大负载电流86 A RMS
解决方案功能：
在200 us条件下提供6个通道V-I抽取样本
2.5千赫带宽
用于直流测量的可选高通滤波器
每个相位的线路周期和相移测量
相电压延迟
每个V-I信号的RMS和THD计算（可选）
1-ph有源宽带、有源基波和无功功率/能量计算
1-ph表观RMS功率/能量计算
3-ph有源宽带、有源基波和无功功率/能量计算
3-ph表观RMS功率/能量计算
全校准（直流测量的振幅、功率偏移和样本偏移）
两个用于脉冲输出的可配置LED
吉公网安备 22020302000206号