Nagy teljesítményű digitális energia számoló: Zavarkezelő megoldás háromfázis rendszer figyelésére

I.Áttekintés​

Ez a megoldás egy nagy teljesítményű fő vezérlő chipet és több modul összefogó architektúrát használ, hogy a háromfázis hálózati paraméterek pontos gyűjtését, feldolgozását, megjelenítését és távoli továbbítását valósítsa meg, így kielégítve a villamos rendszerek valós idejű figyelésének követelményeit. A mérési pontosság biztosítása mellett ez a digitális energia számláló hatékonyan kezeli a zavarokat több technológiai innováció révén, és optimalizálja a termelési költségeket.

​II. Az energia számláló általános szerkezete és funkciói​

​Rendszer Architektúra​

"Fő vezérlő chip központi elemként, több modul összefogása" alapú architektúramodellt alkalmaz, hogy integrált adatgyűjtés, feldolgozás, megjelenítés és továbbítás funkciókat valósítsa meg.

​Központi Modul Függvényei​

1. ​Fő Vezérlő Chip Modul​
• Középső Esemény: MSP430F5438A chip
• Integrált Funkciók: AD konvertáló áramkör, magas frekvenciájú kristályoszcillátor áramkör, alacsony frekvenciájú kristályoszcillátor áramkör
• Fő Feladatai: Rendszerszintű modulok irányítása és adatsignál feldolgozása
• Különleges Tervezés: Az alacsony frekvenciájú kristályoszcillátor áramkörben beépített kompenzáló kondenzátorok vannak; a fő frekvencia bemenete csak 32768Hz-es alacsony frekvenciájú kristályhoz csatlakozik.
2. ​Jel Gyűjtő Áramkör Modul​
• Feszültség Gyűjtése: Háromfázis hálózati feszültség csökkentő osztóáramkör
• Folyamattal Kapcsolatos Gyűjtés: Háromfázis folyamattal kapcsolatos transzformátorok
• Jel Kondicionálása: Operációs erősítő áramkör (erősítés és szintkonverzió)
• Csatorna Konfiguráció: Feszültség analóg mintavételezési csatornák, folyamattal kapcsolatos analóg mintavételezési csatornák
• Funkció: A háromfázis feszültség és folyamat jelének pontos gyűjtését valósítja meg.
3. ​Segéd Függvény Modulok​
• Valós Idejű Óra (RTC): Pontos időbázist nyújt, garantálva az adatidőbélyegzés pontosságát.
• Belső Információ Memória: Energiaszámláló működési paramétereinek és gyűjtött adatoknak a tárolása, tartalom módosításának támogatása.
• Megjelenítési Irányító Modul: Hálózati paraméterek megjelenítése, ellensúlyozott védelemmel felszerelve.
• Kommunikációs Felület: RS485 felület, valós idejű adatfeltöltéshez távoli figyelési számítógépekhez való csatlakozáshoz támogatja.
• Tápellátási Modul: Többszintű tápegység kimenet
• 5V Kimenet: Jel gyűjtő áramkör modulhoz.
• 3.3V Kimenet: Fő vezérlő chip, RTC, memória, megjelenítési irányító modulhoz.
• Elkülönített 5V Kimenet: Kommunikációs felülethez.

​III. Központi Technológiai Fejlesztések és Előnyök​

1. ​Nullával Kapcsolatos Zavar Megoldás​
• ​Hagyományos Problémák​
• A nullát 4 ellenállásnak kellett átadni, összesen 1.496MΩ ellenállással.
• A nullával kapcsolatos vezeték zavarható, amikor lebeg.
• Nem normál háromfázis feszültség megjelenítése, ha nincs feszültség.
• Instabil adat, ami befolyásolja a mintavételezés és méréseket.
• ​Fejlesztett Tervezés​
• A feszültség analóg mintavételezési csatornájának nullája közvetlenül a rendszer földhöz van csatlakoztatva.
• ​Technológiai Előnyök​
• Teljesen megoldja a nullával kapcsolatos zavarokat.
• Kitaszítja a 4 nullával kapcsolatos ellenállást, egyszerűsítve az áramkör tervezését.
• Csökkenti a gyártási nehézséget és költséget.
2. ​Anti-EFT Zavar Kezelési Tervezés​
• ​Tervezési Megoldás​
• Egy anti-EFT modul helyezkedik el a megjelenítési irányító modul és a fő vezérlő chip között.
• A modul 4 kondenzátorból áll (C1-C4), mindegyik egy-egy kommunikációs jelvonallal párosítva.
• Kondenzátor Specifikációk: C1, C3, C4 10000pF; C2 3300pF.
• A kondenzátor egyik végét a jelvonallal, a másik végét pedig a földdel csatlakoztatjuk.
• ​Technológiai Előnyök​
• Minden kommunikációs jelvonalra hatékony védelmet nyújt.
• 4kV EFT immunizációs tesztet sikeresen teljesít.
• Erős anti-EFT képességgel rendelkezik.
3. ​Statikus Tiltakmány Elleni Védelem és Óra Stabilitás Optimalizálása​
• ​Kristályoszcillátor Konfiguráció​
• A fő vezérlő chip főfrekvenciájának bemenete csak 32768Hz-es alacsony frekvenciájú kristályhoz csatlakozik.
• A chip belső alacsony frekvenciájú oszcillátor áramkörében beépített kompenzáló kondenzátorok vannak.
• ​Háromszoros Előnyök​
• ESD Teljesítmény: Sikeresen teljesíti a 15kV levegő-diszcharge ESD tesztet, stabil működést biztosítva.
• Óra Pontosság: Másodperces órát generál a frekvencia-osztással, biztosítva az ADC mintavételezési óra stabilitását.
• Áramkör Egyszerűsítése: Kitaszítja a külső AD konvertáló áramkört és 2 kristályoszcillátor kompenzáló kondenzátort.

​IV. Az Összességben Tekintett Technológiai Hatékonyság​

• ​Funkcionális Valósítás​
• Stabil módon végzi a háromfázis hálózati feszültség és folyamattal kapcsolatos jel gyűjtését és feldolgozását.
• Valós idejű adatmegjelenítési funkció.
• Valós idejű adatfeltöltés a RS485 felületen keresztül a figyelési számítógépekhez.
• Kielégíti a villamos ágazat valós idejű figyelési igényeit.
• ​Teljesítménybeli Fejlesztések​
• Hatékonyan megoldja a három központi problémát: a nullával kapcsolatos zavar, a statikus zavar, és az EFT zavar.
• Signifikánsan javítja az adatgyűjtés és mérések pontosságát.
• Nagymértékben megerősíti a berendezések működési stabilitását.
• ​Költség Optimalizálás​
• Kitaszítja a sok ellenállást, kondenzátort, és a külső AD konvertáló áramkört.
• Egyszerűsíti a gyártási folyamatot, csökkentve a gyártási nehézséget.
• Csökkenti a gyártási költségeket, magas mérnöki alkalmazási értéket biztosítva.

​V. Alkalmazási Érték​

Ez a digitális energiaszámláló megoldás, innovatív áramkör tervezés és zavarkezelő technológia révén, elérte a nagy teljesítményű, megbízható hálózati paraméterek figyelését. Ugyanakkor optimalizálja a termék költségszerkezetét, versenyképes technológiai terméket nyújtva a villamos rendszerek figyelési területére, alkalmas számos ipari hálózati figyelési esetekre.