Visoko performantni digitalni merilo snage: Rešenje za supresiju interferencije za nadzor 3-faznog sistema

I. Pregled​

Ova rešenja koriste visoko performantni glavni kontrolni čip i arhitekturu sa više modula za kooperativnu saradnju kako bi se postigla precizna akvizicija, obrada, prikaz i daljinska transmisija parametara trofazne mreže struje, zadovoljavajući zahteve za stvarnim vremenom nadzora sistema struje. Dok se osigurava tačnost merenja, ovaj digitalni elektroenergetski merac efikasno rešava probleme interferencije kroz brojne tehnološke inovacije i optimizuje troškove proizvodnje.

​II. Ukupna struktura i funkcija meraca​

​Sistemsko okruženje​

Uvođenje modela arhitekture "glavni kontrolni čip kao jezgra, sa saradnjom više modula" radi ostvarenja integriranih funkcija akvizicije, obrade, prikaza i transmisije podataka.

​Funkcije ključnih modula​

1. ​Modul glavnog kontrolnog čipa​
• Ključan uređaj: MSP430F5438A čip
• Integrirane funkcije: AD konverterski krug, visokofrekventni kristalni oscilator, niskofrekventni kristalni oscilator
• Glavne odgovornosti: Kontrolisanje sistemskih modula i obrada signala podataka
• Posebna konstrukcija: Niskofrekventni kristalni oscilator ima ugrađene kompenzacije kapacitansa; glavni ulaz frekvencije povezan je samo s 32768Hz niskofrekventnim kristalom.
2. ​Modul akvizicije signala​
• Akvizicija napona: Trofazni mrežni naponi s opadajućim deliociem napona
• Akvizicija struje: Trofazni transformatori struje
• Usavrsavanje signala: Operacioni pojačavni krug (pojačanje i promena nivoa)
• Konfiguracija kanala: Analogne uzorkarske kanale napona, analogne uzorkarske kanale struje
• Funkcija: Postiže preciznu akviziciju signala trofaznog napona i struje.
3. ​Pomoćni funkcioni moduli​
• Stvarni vremenski sat (RTC): Pruža preciznu vremensku osnovu, osiguravajući tačnost vremenske oznake podataka.
• Unutrašnja memorija informacija: Čuva parametre rada meraca i akvizicijonske podatke, podržava izmenu sadržaja.
• Modul kontrole prikaza: Prikazuje parametre mreže struje, opremljen je zaštiti od interferencije.
• Komunikacijski sučelje: RS485 sučelje, podržava povezivanje na računare za daljinski nadzor za stvarnom vremenom slanje podataka.
• Modul snabdijevanja strujom: Višestruko izlazna snabdevanje strujom
• 5V izlaz: Za modul akvizicije signala.
• 3.3V izlaz: Za glavni kontrolni čip, RTC, memoriju, modul kontrole prikaza.
• Izolovani 5V izlaz: Za komunikacijsko sučelje.

​III. Ključne tehničke poboljšane i prednosti​

1. ​Rešenje interferencije neutralne linije​
• ​Trajanje problemi​
• Neutralna linija treba da prođe kroz 4 otpornika sa ukupnim otporom od 1.496MΩ.
• Vodnik neutralne linije podložan je interferenciji kada pliva.
• Nepostojanje prikaza trofaznog napona kada nema napona.
• Nestabilni podaci, utiču na tačnost uzorkovanja i merenja.
• ​Unapređeni dizajn​
• Neutralna linija analognog uzorkarskog kanala napona direktno je povezana sa sistemskom zemljom.
• ​Tehničke prednosti​
• Kompletan rešenje problema interferencije neutralne linije.
• Eliminira 4 otpornika neutralne linije, pojednostavljuje dizajn kruga.
• Smanjuje teškoće proizvodnje i troškove.
2. ​Dizajn zaštite od EFT interferencije​
• ​Rešenje dizajna​
• Modul zaštite od EFT je smješten između modula kontrole prikaza i glavnog kontrolnog čipa.
• Modul sastoji se od 4 kondenzatora (C1-C4), koji se jedan za jedan odnose na linije komunikacionih signala.
• Specifikacije kondenzatora: C1, C3, C4 su 10000pF; C2 je 3300pF.
• Jedan kraj kondenzatora je povezan sa signalnom linijom, drugi kraj je zemljen.
• ​Tehničke prednosti​
• Pruža efektivnu zaštitu svakoj liniji komunikacionog signala.
• Prođe test imunosti od 4kV EFT.
• Posejde snažnu sposobnost zaštite od EFT.
3. ​Zaštita od statičkog električnog udara i optimizacija stabilnosti taktiranja​
• ​Konfiguracija kristalnog oscilatora​
• Glavni ulaz frekvencije glavnog kontrolnog čipa povezan je samo s 32768Hz niskofrekventnim kristalom.
• Unutarnji niskofrekventni oscilatorski krug čipa ima ugrađene kompenzacije kapacitansa.
• ​Tri prednosti​
• ESD performanse: Prođe test ESD od 15kV atmosferskog razlaganja, stabilno funkcionira.
• Tačnost taktiranja: Generiše sekundsni takt putem dijeljenja frekvencije, osiguravajući stabilnost taktiranja ADC uzorkovanja.
• Pojednostavljenje kruga: Eliminira vanjski AD konverterski krug i 2 kompenzacije kapacitansa kristalnog oscilatora.

​IV. Ukupna tehnička efikasnost​

• ​Realizacija funkcija​
• Stabilno obavlja akviziciju i obradu signala trofaznog mrežnog napona i struje.
• Funkcija stvarnog vremenskog prikaza podataka.
• Slanje podataka u stvarnom vremenu preko RS485 sučelja na računare za nadzor.
• Ispravlja potrebe stvarnog vremena nadzora u sektoru struje.
• ​Poboljšanje performansi​
• Efikasno rešava tri ključna pitanja: interferencija neutralne linije, statička interferencija i EFT interferencija.
• Značajno poboljšava tačnost akvizicije i merenja podataka.
• Značajno unapređuje stabilnost operacije opreme.
• ​Optimizacija troškova​
• Eliminira mnogo otpornika, kondenzatora i vanjski AD konverterski krug.
• Pojednostavljuje proces proizvodnje, smanjuje teškoće proizvodnje.
• Smanjuje troškove proizvodnje, poseduje visoku vrednost inženjerske primene.

​V. Vrijednost primjene​

Ovo rešenje digitalnog elektroenergetskega merca, kroz inovativni dizajn kruga i tehnologiju zaštite od interferencije, postiže visoku performansu, visoku pouzdanost nadzora parametara struje. U isto vrijeme, optimizira strukturu troškova proizvoda, pružajući konkurentno tehničko proizvode za polje nadzora sistema struje, pogodno za razne industrijske scene nadzora struje.