Visokoproduktivni digitalni mjerilac snage: Rješenje za suzbijanje smetnji za nadzor 3-faznog sustava

I. Pregled

Ova rješenja koristi visokoperformantni glavni kontrolni čip i arhitekturu s suradnicima više modula kako bi postigla točno skupljanje podataka, obradu, prikaz i daljinsku prijenos parametara trofazne mreže struje, zadovoljavajući zahtjeve za stvarnim vremenom nadzora sustava struje. Osim osiguravanja točnosti mjerenja, ovaj digitalni brojilo struje učinkovito rješava probleme interferencije putem više tehnoloških inovacija i optimizira troškove proizvodnje.

II. Opća struktura i funkcija brojila

Sustavna arhitektura

Uvodi model arhitekture "glavni kontrolni čip kao jezgra, suradnica više modula" kako bi se realizirale integrirane funkcije skupljanja podataka, obrade, prikaza i prijenosa.

Funkcije ključnih modula

1. Modul glavnog kontrolnog čipa
• Ključno uređaj: MSP430F5438A čip
• Integrirane funkcije: AD konverzijska šema, visokofrekventni kristalni oscilator, niskofrekventni kristalni oscilator
• Glavne odgovornosti: Kontrola sustavskih modula i obrada signala podataka
• Posebni dizajn: Niskofrekventni kristalni oscilator ima ugrađene kapacitore kompenzacije; glavni ulaz frekvencije je samo spojen na 32768Hz niskofrekventni kristal.
2. Modul skupljanja signala
• Skupljanje napona: Trofazna mrežna naponska padajuća delioca
• Skupljanje struje: Trofazni transformatori struje
• Upravljanje signalima: Operacijska pojačavačka šema (pojačanje i promjena razina)
• Konfiguracija kanala: Analogne uzorkovalne kanale napona, analogne uzorkovalne kanale struje
• Funkcija: Postiže točno skupljanje signala trofaznog napona i struje.
3. Pomoćni funkcionalni moduli
• Stvarno vrijeme (RTC): Pruža točnu bazu vremena, osiguravajući točnost oznake vremena podataka.
• Unutarnja memorija informacija: Sprema parametre radnog brojila i prikupljene podatke, podržava mijenjanje sadržaja.
• Modul upravljanja prikazom: Prikazuje parametre mreže struje, opremljen je zaštitem od interferencije.
• Sučelje za komunikaciju: RS485 sučelje, podržava povezivanje s računalima za daljinski nadzor za stvarni prijenos podataka.
• Modul napajanja: Višestruko izlazno napajanje
• 5V izlaz: Za modul skupljanja signala.
• 3.3V izlaz: Za glavni kontrolni čip, RTC, memoriju, modul upravljanja prikazom.
• Izolirani 5V izlaz: Za sučelje za komunikaciju.

III. Ključne tehničke poboljšanja i prednosti

1. Rješenje interferencije neutralne linije
• Tradicionalni problemi
• Neutralna linija trebala je proći kroz 4 otpornika sa ukupnom otpornosti od 1.496MΩ.
• Vodnik neutralne linije je bio osjetljiv na interferenciju kada je plivao.
• Nepostojeći prikaz trofaznog napona kada nije primijenjen napon.
• Nestabilni podaci, utjecajući na točnost uzorkovanja i mjerenja.
• Poboljšani dizajn
• Neutralna linija analognog uzorkovalnog kanala napona direktno je spojena na zemljište sustava.
• Tehničke prednosti
• Potpuno rješava probleme interferencije neutralne linije.
• Eliminira 4 otpornika neutralne linije, pojednostavljujući dizajn šeme.
• Smanjuje težine proizvodnje i trošak.
2. Dizajn zaštite od EFT interferencije
• Rješenje dizajna
• Modul zaštite od EFT smješten je između modula upravljanja prikazom i glavnog kontrolnog čipa.
• Modul sastoji se od 4 kondenzatora (C1-C4), jedan-za-jedan odgovaraju komunikacijskim signalnim linijama.
• Specifikacije kondenzatora: C1, C3, C4 su 10000pF; C2 je 3300pF.
• Jedan kraj kondenzatora je spojen na signalnu liniju, drugi kraj je zemljen.
• Tehničke prednosti
• Pruža učinkovitu zaštitu svakoj komunikacijskoj signalnoj liniji.
• Prođe test imuniteta od 4kV EFT.
• Posjeduje jaku sposobnost zaštite od EFT.
3. Zaštita od elektrostatike i optimizacija stabilnosti satnice
• Konfiguracija kristalnog oscilatora
• Glavni ulaz frekvencije glavnog kontrolnog čipa je samo spojen na 32768Hz niskofrekventni kristal.
• Unutarnja niskofrekventna oscilatorska šema čipa ima ugrađene kapacitore kompenzacije.
• Tri prednosti
• ESD performanse: Prođe test ESD od 15kV zračnog otopa, radi stabilno.
• Točnost satnice: Generira sekundnu satnicu kroz dijeljenje frekvencije, osiguravajući stabilnost ADC uzorkovalne satnice.
• Pojednostavljenje šeme: Eliminira vanjsku AD konverzijsku šemu i 2 kapacitore kompenzacije kristalnog oscilatora.

IV. Opće tehničke efikasnosti

• Realizacija funkcija
• Stabilno završava skupljanje i obradu signala trofaznog mrežnog napona i struje.
• Funkcija stvarnog prikaza podataka.
• Stvarni prijenos podataka na računala za nadzor putem RS485 sučelja.
• Ispljavi potrebe stvarnog nadzora u sektoru struje.
• Poboljšanja performansi
• Učinkovito rješava tri ključna problema: interferencija neutralne linije, elektrostaticka interferencija i EFT interferencija.
• Značajno poboljšava točnost skupljanja podataka i mjerenja.
• Značajno unapređuje stabilnost operacije opreme.
• Optimizacija troškova
• Eliminira više otpornika, kondenzatora i vanjsku AD konverzijsku šemu.
• Pojednostavljuje proces proizvodnje, smanjuje težine proizvodnje.
• Smanjuje troškove proizvodnje, posjeduje visoku inženjersku primjenu vrijednosti.

V. Vrijednost primjene

Ovo rješenje digitalnog brojila struje, putem inovativnog dizajna šeme i tehnologije zaštite od interferencije, postiže visoko-performantni, visoko-pouzdani nadzor parametara struje. Tijekom toga, optimizira strukturu troškova proizvoda, pružajući konkurentni tehnički proizvod za područje nadzora sustava struje, pogodan za različite industrijske scenarije nadzora struje.