智能电表外置微型断路器系统框图
eeskill 2022-09-30

随着智能电网建设的不断推进,智能电能表费控系统受到国家电网的重视,为进一步提高电能表费控系统的可靠性,加强电能表外置断路器的质量控制,确保电力系统智能管理与安全运行,国家电网公司和南方电网公司分别在2015制定了《电能表外置断路器技术规范》,中国质量认证中心(CQC)在2016年5月份研发并推出了电能表外置断路器的认证业务。

电能表外置微型断路器(以下简称:微型断路器)是配合智能电能表实现智能费控功能的关键器件,额定电流相对较大(>60A)的智能电能表一般采用微型断路器的方式来实现各种费控功能。

下图是微型断路器示意图。微型断路器是配合智能电表使用,可以实现欠费自动分闸断电,续费自动合闸续电的功能。

微型断路器和电表之间有两根线连接,分别是控制信号线和反馈线。控制线采用AC220V电平方式,控制单元供电从控制信号线取电,拉闸动作时可以从相线短暂用电,动作结束后相线泄露电流需要小于0.2mA。反馈信号也采用AC220V电平方式,内部串联100kΩ电阻后输出。控制单元上包含一个用于带动执行机构的直流马达,通过马达动作带动断路器分闸和合闸,并由位置传感器检测马达的实际位置。

电能表外置断路器示意图

根据《电能表外置断路器技术规范》,微型断路器需要满足以下技术要求:

额定控制电平电压:AC220V;

额定控制电平电流:≤ 1mA;

相线泄露电流:控制单元合闸后,每相线消耗的稳态电流小于0.2mA;

额定频率:50Hz或60Hz;

自动合闸时间:≤3s;

上电延时:≥ 4s。

外置微型断路器为全自动断路器,具备欠费分闸、付费合闸、费控状态指示、欠费脱口保持、状态反馈等功能。根据设计要求,下图所示为推荐的微型断路器系统框图。

微型断路器系统框图

微型断路器的技术参数中有要求相线泄露电流在控制单元合闸后,每相线消耗的稳态电流小于0.2mA,因此必须要采用超低功耗的MCU。根据微型断路器控制单元的功能和性能,总结MCU的具体技术要求:

低功耗:不超过150uA;

Flash: 4KB左右;

RAM:1KB左右;

具备片内EEPROM;

封装:20 脚,TSSOP封装;

ADC:10位或12位,1通道。

根据以上的MCU具体技术要求,我们选择了MSP430FR铁电系列的MSP430FR2111,这是TI公司为微型断路器、充电宝、电子烟等领域量身定制的超低功耗的MCU。

MCU发出的合闸和分闸指令需要由直流电机来执行,并最终带动执行机构完成动作。这个系统里采用DRV8848方案,其一组控制输出直接驱动直流电机执行指令,另一组输出用来控制位置霍尔传感器DRV5023的供电电源通断,以降低合闸后的系统功耗,从而达到0.2mA输入电流的要求。

微型断路器需要从交流供电线取电,且方案对体积要求较高,因此方案选用集成MOSFET的UCC28910原边控制反激方案。UCC28910 是专门用于隔离反激式电源,在无需光耦合器的情况下提供稳定的输出电压和电流,其内置的700V 启动和智能电源管理模块可以在保证器件实现高压启动情况下,使器件在正常工作期间将内部高压启动电流源关闭,因此方案可实现极低的待机功率,以满足0.2mA输入电流要求。UCC28910输出电压为12V,给微型断路器的直流电机和位置霍尔传感器供电,同时通过TLV70433将12V转化为3.3V给MCU供电。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • 电源
  • DC
  • AC
  • 稳压
  • 浪涌电压的产生原因

    电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压,这种瞬时过电压(或过电流)称为浪涌电压(或浪涌电流),是一种瞬变干扰。例如直流6V继电

    7小时前
  • 单片机开关机的实现

    [导读]很多时候我们需要实现设备的开关机,而比较常用的方法有硬件开关的开关机和纯粹的软件开关机。硬件开关机一般都是用拨码式的硬件开关实现,缺点是占用空间比较大,

    前天
  • 大功率IGBT开关特性、驱动要求的分析和讨论

    引言绝缘门极双极型晶体管是复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的一种新型复合器件,具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好、驱动电路简单、饱和压降低、耐压高

    前天
  • 电力电子系统中驱动器对IGBT保护的分析

    1引言为确保电力电子组件在非允许工作的条件影响下得到可靠的保护,需要快速和可靠的错误检测及有效的保护措施。在功率模块中,即可通过系统控制器或者通过IGBT驱动器

    前天
  • USB Type-C电源PD方案解析

    标准是好的,但有时您需要更多。例如USBType-C就是这样一个例子;USB Type-C旨在创建一个用于高速数据传输和电力传输的标准接口,仅需一根电缆,取代需

    前天
  • 过电压保护器损坏的原因

    一、可能引起事故的原因过电压保护器的损坏说明它起不到保护作用了,就是说过电压能量超出了它所应承受的能力,而在正常运行情况下,过电压保护器根本就不会动作,也不会发

    前天
  • 电脑DIY必修课,电源接口详解

    前言电源的功率一直是玩家们关注的焦点,可对于刚涉足DIY领域的用户来说,自己组装DIY一台电脑拿才是最令人兴奋的事情。组装电脑少不了要接各种各样的线材,那么如何

    11-29
  • 总结了5个LED驱动电源设计中的应用技巧

    一、LED电流大小LED电流的大小直接影响着使用寿命,建议降额使用,因此尽量控制小点,特别是LED散热效果不好的话,LED一定要留足余量。二、芯片发热这主要针对

    11-29
  • 过充电怎么修复

    1过充电和过放电在铅酸蓄电池制造的过程中是经常使用的。我们知道,铅酸蓄电池在制造期间,正极板阿尔法氧化铅和贝塔氧化铅是均匀混合的,而不是类似于树枝和树叶的状态。

    11-29
  • LDO数据手册中的PSRR是什么?

    低压差线性稳压器(LDO)最大的优点之一是它们能够衰减开关模式电源产生的电压纹波。这对锁相环(PLL)和时钟等信号调节器件在内的数据转换器尤为重要,因为噪声电源

    11-29
  • 降压是选择DC-DC还是LDO

    LDO是Low Dropout Regulator,意为低压差线性稳压器,是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78xx系列的芯片都要求输入电压要

    11-29
下载排行榜
更多
广告