[发明专利]一种基于磁隔离技术的三相电能表

说明书

本发明公开了一种基于磁隔离技术的三相电能表。该三相电能表包含MCU、计量电路、采样元件、供电电源、其他外围电路。该三相电能表通过解决了非隔离采样元件带来的三相计量电路间的隔离及供电问题，通过磁隔离技术同时实现MCU与计量电路间的隔离、供电及通信问题。本发明利用磁隔离变压器的隔离特性及能量传递及信息传输特性，使得采用非隔离采样元件三相电能表电路大大简化，节省多路供电电源。同时相比采用隔离采样元件的三相电能表大大降低了成本。

技术领域

本发明涉及一种三相电能表，特别是基于磁隔离技术解决计量模块的供电、通信问题，实现锰铜等非隔离采样元件在三相电能表上的应用。主要适用于电力计量及通信领域。

背景技术

在三相电能表中，要实现三相电能计量需要对三相电压、三相电流进行分别采样。而三相交流电线路间存在高压，对三相电流采样需要解决隔离问题。

目前主流的做法是使用电流互感器作为电流采样元件，利用电流互感器自身初次级的隔离特性解决三相交流线路的高压隔离问题，如图1所示。由于互感器制作工艺复杂、体积大、成本高，造成三相电能表整体成本增加；且当电网中存在直流分量时互感器会产生很大的计量误差。

如果采用锰铜作为电流采样元件，就需要对后级的三相电流计量电路做隔离处理，如图2所示。这就要求对三相计量电路提供三相隔离供电，同时还要与主控MCU间分别实现隔离通信。整个实现方案十分复杂，成本过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁隔离技术的新一代三相电能表。在充分考虑三相隔离计量的条件下，利用磁隔离技术同时实现三相计量电路间的隔离、供电与通信。

本发明的电流采样元件可采用锰铜或其他非隔离采样元件，采样元件与磁隔离计量电路相连。磁隔离计量电路与主控MCU通过磁隔离变压器相连，磁隔离变压器在实现隔离的同时，为磁隔离计量电路供电，并通过调制解调技术实现磁隔离计量电路与主控MCU间的通信。如图3所示。

所述磁隔离变压器通过电磁转换实现变压器两端的能量传递及信号传输。

所述三相电能表是指安装于电网中对三相交流电进行计量的装置。

所述三相隔离是指电网中三相交流回路之间不能短接，每两相回路间均需有相应的绝缘隔离措施。

所述磁隔离技术是指利用基于电磁转换实现隔离的方式。

所述磁隔离计量电路是指基于磁隔离通信技术用于对采样原件转换出的模拟信号经过一定的处理转换为数字信号的电路。

所述调制是指将有用信号荷载在载波信号形成已调信号的方式。

所述解调是调制的反过程，用以提取已调信号中的有用信号。

附图说明

图1采用互感器作为采样元件的三相电能表。

图2采用锰铜作为采样元件的三相电能表。

图3基于磁隔离技术的三相电能表。

具体实施方式

如图3所示，本发明所设计的三相表MCU与计量电路只需要1路电源供电。电源只需为MCU供电，MCU提供某种频率的驱动信号，磁隔离变压器将该驱动信号由MCU端传递到计量电路端，计量电路将驱动信号整流后变为直流为整个电路工作提供电源。

在MCU向计量电路发送数据时，MCU可通过调制方式将有用信号调制在驱动信号上形成调制信号，计量电路通过解调方式从调制信号中解调出有用信号；反之计量电路向MCU发送数据时，计量电路通过调制方式将有用信号调制在驱动信号上形成调制信号，MCU通过解调方式从调制信号中解调出有用信号。如上过程实现MCU与计量芯片的双向通信。