一种适用于DC1500V电压输入的电能表电路制造技术

本发明专利技术公开一种适用于DC1500V电压输入的电能表电路：直流电能计量电路通过计量芯片测量直流母线电压、电流及电能电参量，通过计量芯片的SPI口与MCU电路中MCU的SPI口进行数据交互；隔离电路实现计量芯片与MCU的SPI数字通讯，通过第一隔离电路和第二隔离电路两级隔离电路的串联，使直流电能计量电路与MCU电路的电气间隙、爬电距离满足DC1500V电压输入；MCU电路读取计量芯片测量的电压、电流及电能电参量；通讯电路对外提供RS485硬件接口与监控系统进行数据通讯，MCU电路通过串口与通讯电路连接；电源电路通过开关变压器输出两路隔离的电源，分别为隔离电路、MCU电路及通讯电路提供工作电源。工作电源。工作电源。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于DC1500V电压输入的电能表电路


[0001]本专利技术涉及电能表
，特别是涉及一种适用于DC1500V电压输入的电能表电路。

技术介绍

[0002]直流电能表在直流充电桩、太阳能光伏等领域起着越来越重要的作用，市场上常规直流电能表电压测量电路最大范围到DC1000V，根据标准IEC61010
‑2‑
030(测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第2
‑
030部分：试验和测量电路的特殊要求)，有些产品中高压测量信号(直流母线电压、电流)与低压信号(如MCU电路、RS485电路)之间的电气间隙和爬电距离只能满足过电压类别II(过电压类别II：由配电装置供电的耗能设备上所承受的过电压)的基本绝缘，达不到过电压类别III(过电压类别III：安装在配电装置中的设备，以及设备的使用安全性和适用性必需符合特殊要求者上所承受的过电压)的双重绝缘要求，这些产品在使用中存在电气安全隐患；目前直流电能表电压、电流输入普遍是四端子输入(电压信号正负端、电流信号正负端)，有些现场电压信号负端在直流母线负端不同接线位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于DC1500V电压输入的电能表电路，其特征在于，其包括直流电能计量电路、隔离电路、MCU电路、通讯电路和电源电路；所述直流电能计量电路中直流母线电压最大值为DC1500V、母线电流通过分流器采样，所述直流电能计量电路的三个输入端子U+端、I+端、I
‑
端依次连接电力设备的直流母线电压正端U+和分流器的输出信号I+端、I
‑
端，用于通过计量芯片测量直流母线电压、电流及电能电参量，并通过计量芯片的SPI口与MCU电路中MCU的SPI口进行数据交互；所述隔离电路的输出端连接直流电能计量电路中计量芯片的SPI口，所述隔离电路的输入端与MCU电路中MCU的SPI口连接，所述隔离电路实现计量芯片与MCU的SPI数字通讯，通过第一隔离电路和第二隔离电路两级隔离电路的串联，使直流电能计量电路与MCU电路的电气间隙、爬电距离满足DC1500V电压输入，过电压类别III的双重绝缘要求；所述MCU电路用于通过SPI口读取计量芯片测量的电压、电流及电能电参量；所述通讯电路用于对外提供RS485硬件接口与监控系统进行数据通讯，所述MCU电路通过串口与通讯电路连接；所述电源电路用于通过开关变压器输出两路隔离的电源，分别为隔离电路、MCU电路及通讯电路提供工作电源。2.如权利要求1所述的适用于DC1500V电压输入的电能表电路，其特征在于，所述直流电能计量电路中电压、电流输入信号采用三端子设计，电压信号负端U
‑
和电流信号负端I
‑
为同一输入端子，电压信号负端U
‑
采用分流器输出信号负端I
‑
为电压信号负端U
‑
和电流信号负端I
‑
的公共端，DC1500V母线电压正端输入U+经电阻分压电路后连接计量芯片的电压通道，其中第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7依次组成电阻分压电路，该电压分压电路的一端连接DC1500V直流母线电压正端输入U+，该电压分压电路的另一端连接参考地信号GND2，第七电阻R7上的直流母线电压采样信号经第六电阻R6、第一电容C1组成的RC滤波电路后连接第三集成电路U3电压通道的正端引脚8，直流母线电压负端输入U
‑
经第二磁珠L2连接参考地信号GND2，第八电阻R8、第六电容C6组成的RC滤波电路，此RC滤波电路的一端连接参考地信号GND2，此RC滤波电路的另一端连接第三集成电路U3电压通道的负端引脚9；直流母线电流通过分流器采样输出mV信号连接第三集成电路U3的电流通道，分流器输出信号正端I+连接第五磁珠L5的一端，第十三电阻R13、第十二电容C12组成的RC滤波电路，此RC滤波电路的一端连接第五磁珠L5的另一端，此RC滤波电路的另一端连接第三集成电路U3电流通道的正端引脚4，分流器输出信号负端I
‑
连接第四磁珠L4的一端，第四磁珠L4的另一端连接参考地信号GND2，第十电阻R10、第十电容C10组成的RC滤波电路，此RC滤波电路的一端连接第三集成电路U3电流通道的负端引脚5，此RC滤波电路的另一端连接参考地信号GND2，直流母线电压负端输入U
‑
和分流器输出信号负端I
‑
短接在一起，第六集成电路U6给第三集成电路U3提供3.3V工作电源，第六集成电路U6输入电源由隔离电路输出电源DC5V提供。3.如权利要求1所述的适用于DC1500V电压输入的电能表电路，其特征在于，所述隔离电路中通过SPI数字隔离器连接直流电能计量电路中计量芯片的SPI口和MCU电路中MCU的SPI口，实现计量芯片与MCU的数字信号通讯，同时为直流电能计量电路提供隔离的DC5V工作电源输入；
所述隔离电路包括第一隔离电路和第二隔离电路，第一隔离电路的输入侧I/O信号连接MCU的SPI口，第一隔离电路的输出侧I/O信号连接第二隔离电路的输入侧I/O信号，第二隔离电路的输出侧I/O信号连接计量芯片的SPI口，两隔离电路组成串联电路，实现计量芯片的SPI口与MCU电路两级电气隔离；所述第一隔离电路包括数字隔离器U7和电源模块U4，数字隔离器U7的输入侧I/O信号连接MCU电路的SPI接口，数字隔离器U7的输出侧I/O信号连接第二隔离电路的输入侧I/O信号，电源模块U4的输入电源端由电源电路提供DC5V电源，电源模块U4的输出DC5V电源给数字隔离器U7的输出侧电源端以及第二隔离电路的输入侧电源端供电，数字隔离器U7的输入侧电源端由MCU电路中的3.3V电源提供，数字隔离器U7为超宽体隔离器，其输入端与输出端的电气间隙和爬电距离均达到15mm，电源模块U4的输入端与输出端的电气间隙和爬电距离均达到16mm，根据标准IEC61010
‑2‑
030，DC1500V电压信号输入时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志宝，许文专，张凤雏，
申请(专利权)人：江苏斯菲尔电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：