双向电能表制造技术

用于多相电网的电能表(180)包括具有初级侧和次级侧的电力变压器(104)、耦合到电力变压器的次级侧的第一模拟前端(AFE)单元，以及耦合到电力变压器的初级侧的微控制器(102)。第一AFE单元将耦合到多相电网的第一相。微控制器被配置为经由电力变压器将数字化请求信号传输到第一AFE单元并且经由电力变压器从第一AFE单元接收测量信号。更具体地，第一AFE单元在接收到数字化请求信号之后将从数字化请求信号提取信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双向电能表

技术介绍
电能表用于测量负载已从源消耗多少电能。通常，电能表耦合到连接在负载与源之间的电网。
技术实现思路
本文公开使用本专利技术的电能表测量电能的系统和方法。在一个实施例中，用于多相电网的电能表包括具有初级侧和次级侧的电力变压器、耦合到电力变压器的次级侧的第一模拟前端(AFE)单元以及耦合到电力变压器的初级侧的微控制器。第一AFE单元将耦合到多相电网的第一相。微控制器被配置为经由电力变压器将数字化请求信号传输到第一AFE单元并且经由电力变压器接收来自第一AFE单元的测量信号。更具体地，第一AFE单元在接收到数字化请求信号之后将从数字化请求信号提取信息。在另一个实施例中，用于多相电网的装置包括具有初级侧和次级侧的电力变压器、耦合到电力变压器的次级侧的第一多个模拟前端(AFE)单元、耦合到电力变压器的次级侧的第二多个AFE单元，以及耦合到电力变压器的初级侧的微控制器。更具体地，第一多个AFE单元中的每个将耦合到多相配电的单独相并且被配置为测量该特定相的电流。第二AFE单元中的每个将耦合到多相电网的单独相并且被配置为测量该特定相的电压。微控制器被配置为经由电力变压器将数字化请求信号传输到第一AFE单元和第二AFE单元中的每个并且经由电力变压器从第一AFE单元和第二AFE单元接收测量数据。第一多个AFE单元中的一个和第二多个AFE单元中的一个将耦合到每个相。在又一个实施例中，方法包括由耦合到电力变压器的初级侧的微控制器将数字化请求信号传输到多个模拟前端(AFE)单元，其中每个AFE单元耦合在电力变压器的次级侧与多相电网的一个相之间，在接收到数字化请求信号之后，激活多个AFE单元，由第一AFE单元测量多相配电的第一相的电流，由第二AFE单元测量多相配电的第一相的电压，以及由第一AFE单元和第二AFE单元将多相配电的第一相的测量的电流和测量的电压传输到微控制器。附图说明为了详细描述本专利技术的示例性实施例，现在将参考附图，其中：图1示出说明根据各种实施例的耦合到多相电网的电能表的框图；图2示出进一步说明根据各种实施例的模拟前端(AFE)单元的示例；图3示出说明根据各种实施例的耦合到单相电网的电能表的示例；以及图4示出说明根据各种实施例的使用公开的电能表测量电能的方法的流程图。符号和术语贯穿以下描述和权利要求使用某些术语来指代特定的系统组件。如本领域技术人员将认识到，公司可以通过不同的名称来指代组件。本文档无意区分不同名称而非功能不同的组件。在以下讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放的方式被使用，并且因此应被解释为意味着“包括但不限于...”，而且，术语“耦合”或“耦连”意指间接连接或直接连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以是通过直接连接或通过经由其它设备和连接的间接连接。具体实施方式以下讨论涉及本专利技术的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可以是优选的，但所公开的实施例不应被解释为或以其它方式被用作对包括权利要求的本公开范围的限制。另外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅意味着该实施例为示例性的，并且无意暗示包括权利要求的本公开的范围限于该实施例。电能表从电网接收电流输入信号和电压输入信号。在典型的多相(例如三相)电能表中，用于三相的电流输入信号经由变流器(currenttransformer)来自三相电网，并且电压输入信号经由电阻分压器来自电网的三相。电流输入信号和电压输入信号由仪表采样，并且电流样本与电压样本相乘以获得电功率样本。随着时间累积这些能量样本提供消耗的电功率(能量)的指示。进一步，一些电能表将电流输入信号和电压输入信号转换为数字输入样本，用于由微控制器进一步处理。通常，仪表中的单独输入通道用于三个电流和电压输入信号中的每个，并且每个输入通道包括其自己的模拟前端(AFE)单元、变流器和/或分压器。这种方法通常被称为同步方法，因为所有输入信号都被并行和同步地被处理。使用该方法，每个输入通道的每个AFE单元(在AFE接收电流输入的情况下)经由专用变流器被耦合到电网以避免不匹配问题。AFE单元通常与微控制器集成，意味着微控制器可以具有用于每个AFE单元的专用输入。专用AFE单元和变流器可以导致设计微控制器的复杂性增加，并且进而可以具有大的管芯尺寸。由于管芯尺寸可能为高价的，所以该方法可能不利地增加生产成本。所公开的实施例涉及消除将AFE单元与微控制器集成的需求的电能表。所公开的仪表的微控制器经由通信介质与AFE单元通信，并且因此微控制器和AFE单元中的每个具有到通信介质的单独连接。因此，微控制器不具有到各种AFE单元中的每个的单独连接。在本文公开的示例中，通信介质为单个变压器。实施公开的仪表来测量电能可以有利地提供微控制器的较不复杂的设计，并且因此降低成本。所公开的电能表可以不限于用于多相电网。根据各种实施例，仪表也可以在单相电网中被使用。图1示出说明根据各种实施例的三相电能表180的框图100。说明性电能表180连接到三相电源122的三相A、B、C，三相电源122供给三相负载120。如以上所提到的，尽管图1所示的公开的电能表180为三相电能表，但是公开的电能表180可以被连接到多相电网或单相电网。为了清楚起见，以下讨论将限于实现用于三相电网的电能表180。然而，对于连接到单相电网的电能表，操作原理将关于图3的框图单独被提供。仍然参考图1，说明性电能表180进一步包括微控制器单元(MCU)102、变压器104、六个AFE单元106、108、110、112、114和116。根据说明性实施例，变压器104包括初级(P)侧和次级(S)侧。MCU102连接到初级侧，并且AFE单元106、108、110、112、114和116连接到次级侧。由于电能表180被配置为测量关于三相A、B和C的电能，所以在实施例中，每个相包括电流信号和电压信号。例如，相A包括电流信号IA，相B包括电流信号IB，并且相C包括电流信号Ic。进一步，每个相处的电流信号和电压信号分别经由电阻元件(例如，136、138和140)和分压器(例如，VDA、VDB和VDC)耦合到AFE单元。更具体地，对应于相A的电流信号IA经由电阻元件136被转换成电压信号VIA，并且该电压信号由AFE单元106接收。对应于相B的电流信号IB经由电阻元件138被转换成电压信号VIB，并且该电压信号由AFE单元108接收。对应于相C的电流信号Ic经由电阻元件140被转换成电压信号VIC，并且该电压信号由AFE单元110接收。还更具体地，每个相处的电压信号经由分压器被转换成对应的AFE单元被配置为接收的电压(例如，VA、VB和Vc)。例如，AFE单元112被配置为经由分压器VDA接收对应于相A的VA。AFE单元114被配置为经由分压器VDB接收对应于相B的VB。AFE单元116被配置为经由分压器VDC接收对应于相C的Vc。继续图1，根据各种实施例，变压器104为被配置在变压器的初级侧与次级侧之间传输数字信号的数字变压器。此外，变压器104优选被实施为集成在印刷电路板(PCB)上的电路。图2示出进一步说明根据各种实施例的AFE单元106的示例。图1的其它AFE单元可以共享与AFE单元106相同的架本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多相电网的电能表，所述电能表包括：电力变压器，所述电力变压器具有初级侧和次级侧；第一模拟前端单元即第一AFE单元，所述第一AFE单元耦合到所述电力变压器的所述次级侧并且将耦合到所述多相电网的第一相；以及微控制器，所述微控制器耦合到所述电力变压器的所述初级侧并且被配置为经由所述电力变压器将数字化请求信号传输到所述第一AFE单元并且经由所述电力变压器从所述第一AFE单元接收测量信号；其中所述第一AFE单元在接收到所述数字化请求信号之后将从所述数字化请求信号提取信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于多相电网的电能表，所述电能表包括：电力变压器，所述电力变压器具有初级侧和次级侧；第一模拟前端单元即第一AFE单元，所述第一AFE单元耦合到所述电力变压器的所述次级侧并且将耦合到所述多相电网的第一相；以及微控制器，所述微控制器耦合到所述电力变压器的所述初级侧并且被配置为经由所述电力变压器将数字化请求信号传输到所述第一AFE单元并且经由所述电力变压器从所述第一AFE单元接收测量信号；其中所述第一AFE单元在接收到所述数字化请求信号之后将从所述数字化请求信号提取信息。2.根据权利要求1所述的电能表，其中所述数字化请求信号包括功率、时钟信息和数据。3.根据权利要求2所述的电能表，其中所述第一AFE单元包括恢复单元，所述恢复单元由所述数字化请求信号的所述功率激活并且被配置为提取所述信息，其中所提取的信息包括来自所述数字化请求信号的时钟信息和数据。4.根据权利要求3所述的电能表，其中基于所提取的时钟信息和数据，所述第一AFE单元将数字化电流测量并且将所述第一相的所述数字化电流测量传输到所述微控制器。5.根据权利要求4所述的电能表，其中基于从所述微控制器接收确认信号，所述第一AFE单元将确定是否经由所述电力变压器将所述第一相的所述数字化电流测量传输到所述微控制器。6.根据权利要求5所述的电能表，其中所述确认信号响应于由所述第一AFE单元生成的握手信号。7.根据权利要求1所述的电能表，其进一步包括第二AFE单元，所述第二AFE单元耦合到所述第一相并且被配置为测量所述多相配电的所述第一相的电压。8.根据权利要求1所述的电能表，其中所述电力变压器被包括在印刷电路板上。9.一种用于多相电网的装置，所述装置包括：电力变压器，所述电力变压器具有初级侧和次级侧；第一多个模拟前端单元即第一多个AFE单元，所述第一多个AFE单元耦合到所述电力变压器的所述次级侧，所述第一多个AFE单元中的每个将耦合到所述多相配电的单独相并且被配置为测量该特定相的电流；第二多个AFE单元，所述第二多个AFE单元耦合到所述电力变压器的所述次级侧，并且所述第二AFE单元中的每个将耦合到所述多相电网的单独相并且被配置为测量该特定相的电压；以及微控制器，所述微控制器耦合到所述电力变压器的所述初级侧并且被配置为经由所述电力变压器将数字化请求信号传输到所述第一AFE单元和所述第二AFE单元中的每个并且经由所述电力变压器从所述第一AFE单元和所述第二AFE单元接收测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：季汝骏，C·邓，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US