Visoko Performansen Digital Energi Merter: Rešenje za Spratstojnost pri Nadzoru 3-Faznog Sistema

I. Преглед​

Оваа решенија користи високопроизводен главен контролен чип и архитектура на соработка на повеќе модули за да постигне прецизно прифатување, процесирање, прикажување и оддалечен пренос на параметри на трифазна електрична мрежа, задоволувајќи барањата за реално време на мониторингот на енергетските системи. Додека се осигурува точност на мерење, овој дигитален енергијски бројач ефективно ги решава проблемите со интерференција преку многу технологиски иновации и оптимизира производствените трошоци.

​II. Общата структура и функција на бројачот​

​Системска архитектура​

Применува архитектурен модел „главен контролен чип како јадро, соработка на повеќе модули“ за реализирање на интегрирани функции на прифатување, процесирање, прикажување и пренос на податоци.

​Функции на основните модули​

1. ​Модул на главен контролен чип​
• Основно устройство: MSP430F5438A чип
• Интегрирани функции: AD конверзиски кружници, кружник на висока фреквенција, кружник на ниска фреквенција
• Основни одговорности: Контрола на системски модули и процесирање на сигнални податоци
• Специјален дизајн: Кружникот на ниска фреквенција има вградени капацитети за компензација; главниот вход на фреквенција е само поврзан со 32768Hz нискочестотен кристал.
2. ​Модул на кружник за прифатување на сигнали​
• Прифатување на напон: Кружник за намалување на напонот на трифазна мрежа
• Прифатување на ток: Трансформатори за трифазен ток
• Кондицирање на сигнал: Оперативен усилувач (усилување и конверзија на ниво)
• Конфигурација на канал: Аналогни канал за примерок на напон, аналагни канал за примерок на ток
• Функција: Постигнува прецизно прифатување на сигналите на трифазен напон и ток.
3. ​Аукспиарни функционални модули​
• Реален временски часовник (RTC): Формира точна временска база, осигурувајќи точност на временски отметки на податоците.
• Внатрешна памет за информации: Стока оперативни параметри на бројачот и прифатени податоци, поддржува модификација на содржината.
• Модул за контрола на приказ: Прикажува параметри на електрична мрежа, опремен со заштита против интерференција.
• Комуникациски интерфејс: RS485 интерфејс, поддржува поврзување со рачни компјутери за оддалечена надзор за реално време на пренос на податоци.
• Модул за заедничко праѓање: Многуниво излез на напон
• 5V излез: За модул на кружник за прифатување на сигнали.
• 3.3V излез: За главен контролен чип, RTC, памет, модул за контрола на приказ.
• Изолиран 5V излез: За комуникациски интерфејс.

​III. Основни технички подобрувања и предности​

1. ​Решение за интерференција на нейтрална линија​
• ​Традиционални проблеми​
• Нейтралната линија требаше да мине низ 4 резистори со вкупен отпор од 1.496MΩ.
• Проводникот на нейтралната линија е подложен на интерференција кога плови.
• Необычно прикажување на трифазен напон кога нема напон.
• Нестабилни податоци, што влијае на точноста на примерок и меренје.
• ​Подобрен дизајн​
• Нейтралната линија на аналагниот канал за примерок на напон е директно поврзана со системскиот земја.
• ​Технички предности​
• Полноста решава проблемите со интерференција на нейтралната линија.
• Елиминира 4 резистори на нейтралната линија, поедноставувајќи дизајнот на кружницата.
• Го намалува трудноста и цената на производството.
2. ​Дизајн за заштита против EFT интерференција​
• ​Решение на дизајн​
• Модул за заштита против EFT е поставен помеѓу модулот за контрола на приказ и главниот контролен чип.
• Модулот се состои од 4 капацитори (C1-C4), кои одговараат една-за-една на линии за комуникациони сигнали.
• Спецификации на капацитори: C1, C3, C4 се 10000pF; C2 е 3300pF.
• Еден крај на капациторот е поврзан со линијата за сигнали, другиот крај е земја.
• ​Технички предности​
• Предоставува ефективна заштита за секоја линија за комуникациони сигнали.
• Проходи тест за имунитет на 4kV EFT.
• Поседува силна способност за заштита против EFT.
3. ​Заштита против електростатички разряд и оптимизација на стабилноста на часовникот​
• ​Конфигурација на кристален осцилатор​
• Главниот вход на фреквенција на главниот контролен чип е само поврзан со 32768Hz нискочестотен кристал.
• Внатрешниот кружник на нискочестотен осцилатор на чипот има вградени капацитети за компензација.
• ​Три предности​
• ESD перформанси: Проходи тест на 15kV воздушен разряд ESD, работи стабилно.
• Точност на часовникот: Генерира секундни часовник преку деленија на фреквенција, осигурувајќи стабилност на ADC примерок часовник.
• Поедноставување на кружницата: Елиминира вонредната AD конверзиска кружница и 2 капацитори за компензација на кристален осцилатор.

​IV. Общата техничка ефективност​

• ​Реализација на функции​
• Стабилно завршува прифатување и процесирање на сигналите на трифазен напон и ток.
• Функција за реално време на прикажување на податоци.
• Пренос на податоци во реално време до рачни компјутери за надзор преку RS485 интерфејс.
• Исполнува барањата за реално време на надзор во енергетскиот сектор.
• ​Подобрувања на перформансите​
• Ефективно решава три основни проблеми: интерференција на нейтралната линија, електростатичка интерференција и EFT интерференција.
• Значително подобрува точноста на прифатување и меренје на податоци.
• Го зголемува стабилноста на работа на опремата.
• ​Оптимизација на трошоците​
• Елиминира повеќе резистори, капацитори и вонредна AD конверзиска кружница.
• Поедноставува производствениот процес, намалува трудноста на производството.
• Намалува производствените трошоци, поседува висока вредност на инженерско применување.

​V. Применлива вредност​

Ова решение за дигитален енергијски бројач, преку иновативен дизајн на кружницата и технологии за заштита против интерференција, постигнува високопроизводен, високо надежен мониторинг на параметрите на енергијата. Исто така, оптимизира структурата на трошоците на производот, доставувајќи конкурентно технички производ за полето на мониторингот на енергетски системи, прифатлив за различни индустриски сценарија за мониторинг на енергија.