Högpresterande digital effektmätare: Störfri lösning för övervakning av 3-fas-system

I.Översikt​

Denna lösning använder en högpresterande huvudkontrollchip och en arkitektur med flera moduler för att uppnå precist insamling, bearbetning, visning och fjärröverföring av trefasiga nätverksparametrar, vilket uppfyller realtidsövervakningskraven för energisystem. Samtidigt som mätprecisen garanteras hanterar denna digitala effektmätare störningsproblem effektivt genom flera tekniska innovationer och optimiserar produktionskostnader.

​II. Den övergripande mätaren struktur och funktion​

​Systemarkitektur​

Använder en arkitekturmodell med "huvudkontrollchip som kärna, flera moduler samarbetar" för att realisera integrerade funktioner för datainsamling, bearbetning, visning och överföring.

​Kärnmodulfunktioner​

1. ​Huvudkontrollchip-modul​
• Kärn enhet: MSP430F5438A-chip
• Integrerade funktioner: AD-konverteringskrets, högfrekvenskristalloscillatorkrets, lågfrekvenskristalloscillatorkrets
• Huvudansvar: Kontrollera systemmoduler och bearbeta datasignaler
• Speciell design: Lågfrekvenskristalloscillatorkretsen har inbyggda kompensationskapacitanser; huvudfrekvensinmatningen är endast ansluten till en 32768 Hz lågfrekvenskristall.
2. ​Signalinsamlingskretsmodul​
• Spänningsinsamling: Trefasig nätspänningssvagning delningskrets
• Strömsinsamling: Trefasiga strömförstärkare
• Signalkonditionering: Förstärkar- och nivåkonverteringskrets (förstärkning och nivåkonvertering)
• Kanal konfiguration: Analog spänningsprovtagningskanaler, analog strömsprovtagningskanaler
• Funktion: Uppnår precis insamling av trefasiga spännings- och strömsignaler.
3. ​Bihörsfunktionsmoduler​
• Realtidsklocka (RTC): Ger en exakt tidsbas, säkerställer data tidsstämpels noggrannhet.
• Intern informationsminne: Lagrar mätar driftsparametrar och insamlade data, stöder innehållsändring.
• Visningskontrollmodul: Visar nätverksparametrar, utrustad med störningskydd.
• Kommunikationsgränssnitt: RS485-gränssnitt, stöder anslutning till fjärrövervakningsdatorer för realtidsdataöverföring.
• Strömförsörjningsmodul: Flersteglig strömoutput
• 5V-output: För signalinsamlingskretsmodul.
• 3.3V-output: För huvudkontrollchip, RTC, minne, visningskontrollmodul.
• Isolerad 5V-output: För kommunikationsgränssnitt.

​III. Kärntekniska förbättringar och fördelar​

1. ​Lösning för neutralled störning​
• ​Traditionella problem​
• Neutralled behövde passera genom 4 resistorer med total resistans på 1.496MΩ.
• Neutralledledning mottaglig för störningar när den flyter.
• Ovanliga trefasiga spänningsvisningar när ingen spänning appliceras.
• Ostabila data, påverkar provtagning och mätning noggrannhet.
• ​Förbättrad design​
• Neutralleden i den analoga spänningsprovtagningskanalen är direkt ansluten till systemets mark.
• ​Tekniska fördelar​
• Löser helt neutralledstörningsproblem.
• Tar bort 4 neutralledresistorer, förenklar kretsdesign.
• Minskade produktionssvårigheter och kostnader.
2. ​Anti-EFT störningsdesign​
• ​Designlösning​
• En anti-EFT-modul placeras mellan visningskontrollmodulen och huvudkontrollchip.
• Modulen består av 4 kondensatorer (C1-C4), motsvarar en till en med kommunikationssignalerna.
• Kondensatorspecifikationer: C1, C3, C4 är 10000pF; C2 är 3300pF.
• Ett ände av kondensatorn är anslutet till signalen, det andra ändet är jordat.
• ​Tekniska fördelar​
• Ger effektivt skydd för varje kommunikationssignal.
• Passerar 4kV EFT immunitetstest.
• Påvisar stark anti-EFT-förmåga.
3. ​Anti-elektrostatisk avlägsning och klockstabilitetsoptimering​
• ​Kristalloscillator konfiguration​
• Huvudfrekvensinmatningen för huvudkontrollchip är endast ansluten till en 32768Hz lågfrekvenskristall.
• Chipets interna lågfrekvensoscillatorkrets har inbyggda kompensationskapacitanser.
• ​Tre fördelar​
• ESD-prestanda: Passerar 15kV luftavlägsnings-ESD-test, fungerar stabil.
• Klocknoggrannhet: Genererar sekundsklocka genom frekvensdelning, säkerställer ADC-provtagningsklocka stabilitet.
• Kretsförenkling: Tar bort extern AD-konverteringskrets och 2 kristalloscillator kompensationskapacitanser.

​IV. Den övergripande tekniska effektiviteten​

• ​Funktionsrealisering​
• Stabiliserar insamling och bearbetning av trefasiga nätverksspänning och strömsignaler.
• Realtidsdatavisningsfunktion.
• Realtidsdataöverföring till övervakningsdatorer via RS485-gränssnitt.
• Uppfyller realtidsövervakningsbehoven inom energisektorn.
• ​Prestandaförbättringar​
• Löser effektivt tre kärnproblem: neutralledstörning, elektrostatiske störningar och EFT-störningar.
• Förbättrar signifikant datainsamling och mätning noggrannhet.
• Förbättrar betydligt utrustningsdriftsstabilitet.
• ​Kostnadsoptimering​
• Tar bort flera resistorer, kondensatorer och extern AD-konverteringskrets.
• Förenklar produktionssprocess, minskar produktionssvårigheter.
• Minskar tillverkningskostnader, har hög ingenjörsapplikationsvärde.

​V. Tillämpningsvärde​

Denna digitaleffektmätarlösning, genom innovativ kretsdesign och störningsmotstånds teknologi, uppnår högpresterande, hög tillförlitlighet energiparametersövervakning. Samtidigt optimerar den produkts kostnadsstruktur, ger en konkurrenskraftig teknisk produkt för energisystemsövervakningsområdet, lämplig för olika industriella energisövervakningsscenarier.