專利名稱：三相三線、三相四線兼容式電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與電能表有關(guān)，特別與三相三線、三相四線兼容式電能 表有關(guān)。
技術(shù)背景國內(nèi)以往生產(chǎn)的三相電能表，均分為三相三線制和三相四線制兩種 類型。這兩種類型的電能表的計(jì)量方法、接線方式、電壓等級(jí)均不相同， 因此這兩種電能表是分別設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、和使用的。其不足之處是兩種類 型的電能表不能兼容，在使用中必須分別購買、分別保管、分別取用， 為應(yīng)用帶來諸多不便。 實(shí)用新犁內(nèi)容-本實(shí)用新型的目的是為了克服以上不足，提供一種既能用作三相三線 制，也能用作三相四線制的電能表，可為用戶在購買、保管、和取用上 帶來方便，也方便了電能表生產(chǎn)商的生產(chǎn)和儲(chǔ)存管理的三相三線、三相 四線兼容式電能表。本實(shí)用新型的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型中三相三線、三相四線兼容式電能表，包括外部接線端子A、 B、 C、 N，與串口連接的微處理器，分別與微處理器連接的顯示電 路、存儲(chǔ)電路、時(shí)鐘電路，向整個(gè)電能表的電路提供電源的電源電路， 其特征是有通過SPI數(shù)據(jù)總線與微處理器連接的帶通過接線端子將輸入 的三相電壓信號(hào)仏、UB、 Uc、 U、和電流信號(hào)lA、 1 、 Ic進(jìn)行處理的高精度 計(jì)量芯片Id的計(jì)量電路，微處理器是控制部分的核心器件，它的主要 作用是完成電能表控制軟件的運(yùn)行，并與外部設(shè)備和其它器件進(jìn)行通訊 和數(shù)據(jù)交換。存儲(chǔ)電路是計(jì)算數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的地方，顯示電路是用于顯示 各種數(shù)據(jù)的人機(jī)交互的界面，時(shí)鐘電路是電表完成電量的復(fù)費(fèi)率計(jì)算的 時(shí)間來源，高精度計(jì)量芯片的作用是將輸入的三相電壓信號(hào)和電流信號(hào) 進(jìn)行處理并按照指定的計(jì)算公式(三相三線制和三相四線制兩種)計(jì)算 出結(jié)果(如有功電能、無功電能、電壓有效值、電流有效值、有功功率、 無功功率等)。上述的計(jì)量電路中通過電流互感器和分壓輸入電路將三相電流信號(hào)和電壓信號(hào)輸入高精度計(jì)量芯片Id的l腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳。上述的高精度計(jì)量芯片IC,采用型號(hào)為ATT7026A或ATT7022A。上述的電源電路中有分別通過二極管D,、 D2、 D3與三相電壓輸入端 連接的開關(guān)電源模塊IC3。上述的開關(guān)電源模塊IG采用型號(hào)為ra4D—5. 705T的模塊，Bejing Power & heart Electronic Co., Ltd生產(chǎn)輸入為60-650V DC、輸出為 5. 7V/0. 5A DC的模塊。上述的電源電路中有分別與三相電壓輸入端連接的額定電壓范圍 達(dá)57.7 260V的寬范圍變壓器T,、 T2、 T3. —端分別與寬范圍變壓器次 級(jí)端連接的二極管D,、 D6的另一端接于高電壓轉(zhuǎn)換芯片IC2上。上述的高電壓轉(zhuǎn)換芯片IC2采用型號(hào)為L(zhǎng)M5574或LM5010。三相電能表實(shí)現(xiàn)計(jì)量時(shí)，兩種類型的電能表是有一定區(qū)別的，主要 有以下三點(diǎn)1、計(jì)量方法三相三線制使用兩元件法P - . ^ + 4S 人.， 三相四線制使用三元件法尸=&義+ & A + 42、 接線方式三相三線制采用三角形接線方式 三相四線制采用Y形接線方式3、 電壓等級(jí)三相三線制電壓等級(jí)為3X100V 三相四線制電壓等級(jí)為3X57. 7V、 3X220V所以電能表實(shí)現(xiàn)三相三線制和三相四線制的轉(zhuǎn)換需要三個(gè)方面問 題的解決電量計(jì)算方法的轉(zhuǎn)換、輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換、電源電路寬范圍適應(yīng)。本實(shí)用新型電量計(jì)算方法的轉(zhuǎn)換電能表在接上交流電后，電能表的微處理器通過串口通信獲知用戶 設(shè)定的電能表類型命令(指三相三線制或三相四線制的類型設(shè)定命令)，并通過SPI總線對(duì)計(jì)量芯片進(jìn)行設(shè)定，計(jì)量芯片根據(jù)設(shè)定的電表類型將 輸入的三相電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行處理，然后將計(jì)算結(jié)果傳輸給微處 理器計(jì)算出電量數(shù)據(jù)，同時(shí)微處理器讀取時(shí)鐘芯片的時(shí)間，根據(jù)時(shí)間將 計(jì)算出電量數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)芯片中分別存放形成復(fù)費(fèi)率電量，最后用戶可通 過顯示電路的顯示界面讀取數(shù)據(jù)或者通過電能表的串口讀取數(shù)據(jù)。 本實(shí)用新型輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換當(dāng)作三相四線制表時(shí)，采用Y形接線方式，即將電表的外部接線端 子A、 B、 C、 N直接與外部輸入電壓UA、 UB、 Ut、 VN連接，這時(shí)內(nèi)部電路 的電壓參考點(diǎn)為VN，那么A、 B、 C點(diǎn)相對(duì)于電壓參考點(diǎn)的電位就是相電 壓仏、Ub、 Ue，而通過A、 B、 C點(diǎn)輸入的電流是lA、 IB、 I"當(dāng)作三相三 線制表時(shí)，采用三角形接線方式，即將電表的外部接線端子A、 B、 C與 外部輸入電壓UA、 Ub、 Ue連接，同時(shí)將端子B與VN連接，這時(shí)內(nèi)部電路 的電壓參考點(diǎn)為UB，那么A、 C點(diǎn)相對(duì)于電壓參考點(diǎn)的電位就是線電壓 UAli、 Uei,，而通過A、 C點(diǎn)輸入的電流還是Ia、 I"這樣就實(shí)現(xiàn)了輸入信號(hào) 在兩元件法(當(dāng)作三相三線制表)和三元件法(當(dāng)作三相四線制表)上 的轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型電源電路寬范圍適應(yīng)電源部分電路可以是使用開關(guān)電源模塊來提供電能表所需的vcc電源，也可使用是使用寬范圍變壓器和 DC-DC轉(zhuǎn)換芯片組成的電路來提供電能表所需的VCC電源，高電壓DC-DC 轉(zhuǎn)換芯片的作用是將變壓器次級(jí)輸出并經(jīng)整流后的寬范圍直流電壓轉(zhuǎn) 換為電表電路所需要的5.7V穩(wěn)定電壓以作為電表電路的電源。總之使 用開關(guān)電源模塊或電壓輸入范圍為57.7V 260V AC的寬范圍變壓器及 其相關(guān)電路，以滿足三相三線制和三相四線制對(duì)電壓等級(jí)的不同要求。1) 用戶在購買電能表時(shí)，可將三相三線制和三相四線制表當(dāng)作同 一類表統(tǒng)計(jì)和購買，價(jià)格一樣，便于處理。2) 用戶在庫存管理中勿須區(qū)分三相三線制電表和三相四線制電表， 方便管理。3) 用戶在領(lǐng)取使用時(shí)也勿須區(qū)分三相三線制電表和三相四線制電 表，方便使用。4) 生產(chǎn)商在生產(chǎn)時(shí)也勿須區(qū)分三相三線制電表和三相四線制電表， 方便生產(chǎn)和儲(chǔ)存管理。
圖i為本實(shí)用新型電路原理圖。 圖2為電源電路原理圖。 圖3為電源電路另一原理圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型三相三線、三相四線兼容式電能表，包括外部接線端子A、 B、 C、 N，與串口 l連接的微處理器2，分別與微處理器 連接的顯示電路3、存儲(chǔ)電路4、時(shí)鐘電路5，向整個(gè)電能表的電路提供 電源的電源電路6，通過SPI數(shù)據(jù)總線與微處理器連接的帶通過接線端 子將輸入的三相電壓信號(hào)UA、 UB、 Uc、 U、和電流信號(hào)L、 IB、 Ic進(jìn)行處理 的型號(hào)為ATT7026A或ATT7022A的高精度計(jì)量芯片Id的計(jì)量電路。計(jì) 量電路中通過電流互感器和分壓輸入電路將三相電流信號(hào)和電壓信號(hào) 輸入高精度計(jì)量芯片的1腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳。電源電路可采用圖2所述的結(jié)構(gòu)。參見圖2，電源電路中有分別通 過二極管D,、 D2、 D:,與三相電壓輸入端連接的型號(hào)為PH4D—5.705T的開 關(guān)電源模塊IC:,。電源電路也可采用圖3所示的結(jié)構(gòu)。參見圖3，電源電路中有分別 與三相電壓輸入端連接的額定電壓范圍達(dá)57. 7 260V的寬范圍變壓器 L、 T2、 TV—端分別與寬范圍變壓器次級(jí)端連接的二極管D4、 D5、 D(;的另 一端接于型號(hào)為L(zhǎng)M5574或LM5010的高電壓轉(zhuǎn)換芯片IG上。
權(quán)利要求1、三相三線、三相四線兼容式電能表，包括外部接線端子A、B、C、N，與串口連接的微處理器，分別與微處理器連接的顯示電路、存儲(chǔ)電路、時(shí)鐘電路，向整個(gè)電能表的電路提供電源的電源電路，其特征在于有通過SPI數(shù)據(jù)總線與微處理器連接的帶通過接線端子將輸入的三相電壓信號(hào)UA、UB、UC、U、和電流信號(hào)IA、IB、IC進(jìn)行處理的高精度計(jì)量芯片IC1的計(jì)量電路。
2、 如權(quán)利要求1所述的三相三線、三相四線兼容式電能表，其特 征在于計(jì)量電路中通過電流互感器和分壓輸入電路將三相電流信號(hào)和 電壓信號(hào)輸入高精度計(jì)量芯片IC,的1腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的三相三線、三相四線兼容式電能表， 其特征在于高精度計(jì)量芯片ICi采用型號(hào)為ATT7026A或ATT7022A。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的三相三線、三相四線兼容式電能表， 其特征在于電源電路中有分別通過二極管D,、 D2、 D:,與三相電壓輸入端 連接的開關(guān)電源模塊IC:,。
5、 如權(quán)利要求4所述的三相三線、三相四線兼容式電能表，其特 征在于開關(guān)電源模塊IG采用型號(hào)為PH4D—5. 705T的模塊。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的三相三線、三相四線兼容式電能表， 其特征在于電源電路中有分別與三相電壓輸入端連接的額定電壓范圍 達(dá)57. 7 260V的寬范圍變壓器T,、 L、 L. 一端分別與寬范圍變壓器次級(jí)端連接的二極管"、Ds、 D6的另一端接于高電壓轉(zhuǎn)換芯片上IG。
7、 如權(quán)利要求6所述的三相三線、三相四線兼容式電能表，其特 征在于高電壓轉(zhuǎn)換芯片IG采用型號(hào)為L(zhǎng)M5574或LM5010。
專利摘要本實(shí)用新型三相三線、三相四線兼容式電能表，包括外部接線端子A、B、C、N，與串口連接的微處理器，分別與微處理器連接的顯示電路、存儲(chǔ)電路、時(shí)鐘電路，向整個(gè)電能表的電路提供電源的電源電路，其特征是有通過SPI數(shù)據(jù)總線與微處理器連接的帶通過接線端子將輸入的三相電壓信號(hào)U<sub>A</sub>、U<sub>B</sub>、U<sub>C</sub>、U<sub>N</sub>和電流信號(hào)I<sub>A</sub>、I<sub>B</sub>、I<sub>C</sub>進(jìn)行處理的高精度計(jì)量芯片IC的計(jì)量電路。本實(shí)用新型既能用作三相三線制，也能用作三相四線制的電能表，可為用戶在購買、保管、和取用上帶來方便，也方便了電能表生產(chǎn)商的生產(chǎn)和儲(chǔ)存管理。
文檔編號(hào)G01R11/54GK201043982SQ20072007986
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者馮德智, 柏 林 申請(qǐng)人:四川啟明星蜀達(dá)電氣有限公司