CN209182489U - 一种直流电能表电流通道调理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种直流电能表电流通道调理电路，它包括保护电路和滤波电路，保护电路包括TVS管T1和分流电阻R24；滤波电路包括R25、R26、C20、C22和C21；本实用新型通过这种小信号直流电能表调理电路、校表方法设计，提高了电能表抗共模干扰的能力，大大提高了直流电能表的可靠性、计量的准确性与公正性。

Description

一种直流电能表电流通道调理电路

技术领域

本实用新型属于电能计量技术领域，具体为一种直流电能表电流通道调理电路。

背景技术

近年来，能源安全和环境污染已成为经济和社会发展所面临的严峻问题。电动汽车能耗低，能效高，清洁无污染成为全球发展的重点，电动汽车的推广使用已成为新能源战略和智能电网的重要组成部分。由于汽车充电桩电子、电气部件多，使用充电桩充电的过程中存在各种复杂干扰，如何在这样复杂的条件下保持高精度，对直流电能表的计量提出了比普通直流电能表更高的要求。本文所述直流智能电表，能够满足电动汽车充电桩精准、公正计量以及安全性方面的要求。

直流电能表标准目前只对电压通道进行脉冲群考核。但是，充电桩实际运行过程中完全有可能产生很高的共模电压，主要原因有两个方面,一方面是很多低压配电系统是TN-C 或TN-C-S系统。这种低压配电系统变压器低压中性电接地，特别是TN-C系统，正常情况下，充电桩机壳与零线是等点位，共模干扰由元件底板串入信息系统。因此电表电流通道串入很高的共模电压是完全可能的。

另一方面，直流电能表的直流偏置的校准，相对于交流电能表要复杂的多。传统的交流电能表直流偏置可以通过高通滤波器很容易就消除，而直流电能表直流偏置必须采用新的方法进行校准。直流偏置校准是否准确对于直流电能表的计量准确度影响巨大。

在进行直流计量与测量时，需要计算采样通道的直流偏置，在校表过程中，通常是在标准源输出信号为零时，通过计算信号的平均值来估计直流偏置。这个直流偏置一部分是芯片采样通道固有偏置，另一部分是感应外部噪声干扰的平均值。因此将感应的内部或外部的 “噪声干扰” 部分去除掉 需要考虑几个方面问题：1）、直流标准台体表类型、表位数对直流电能表直流偏置校准的影响。2）、校表方法的影响：当外部“噪声干扰”感应进入到测量通道，这种“噪声干扰”，一方面可能直接影响瞬时采样值的波动，甚至这种噪声可能平均值不为零，直接表现为采样通道固定的直流偏置，这时测量通路的低通滤波器无法将其有效的滤除。另外，对于有效值测量来说“噪声干扰”会叠加到有效值中导致有效值测量偏差，另一方面，电压通道和电流通道感应的“噪声干扰”在电能“点积和”计算过程中会导致功率的正偏差或负偏差，在校表过程中直接表现为小信号时功率超差。3）、校表点的影响：直接短接进行直流偏置的校准电流直流偏置虽然有效，但也存在问题。实际检表过程中电压、电流是直接从标准源输出的。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上问题，提供一种直流电能表电流通道调理电路，它通过这种小信号直流电能表调理电路、校表方法设计，提高了电能表抗共模干扰的能力，大大提高了直流电能表的可靠性、计量的准确性与公正性。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种直流电能表电流通道调理电路，它包括保护电路和滤波电路，所述保护电路包括TVS管T1和分流电阻R24，所述TVS管T1设置在I+、I- 两端，且I+ 端接直流电能表内部系统地；所述分流电阻R24设置在I+、I-两端；所述滤波电路包括R25、R26、C20、C22和C21；所述R25连接在I+和Ip两端，所述R26连接在I+和In两端；所述C20和C22一端接地，且另一端分别设置在Ip和In端；所述C21设置在Ip和In两端。

进一步的，所述分流电阻R24阻值大小为270Ω。

进一步的，所述R25和R26阻值大小为100Ω。

进一步的，所述C20和C22电容大小为330nF。

进一步的，所述C21电容大小为10nF。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型电路工作时，当从电表系统地（充电桩外壳对系统地）或电流端子串入很高的共模干扰时，由于I+ 接地可以直接旁路共模干扰，达到保护计量芯片和R25,R26的目的。

2、本实用新型中的分流电阻R24，在电流通道感应共模高压时TVS管可以保护该电阻损坏，同时可以为i-感应的共模电压提供安全的回路；达到保护内部电路的目的。

3、本实用新型装置电路中R25，R26取值100Ω，C20,C22取值330nF,可以有效滤除部分高频共模干扰，C21取10nF, 可以有效滤除差模干扰。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示，本实用新型的具体结构为：一种直流电能表电流通道调理电路，其特征在于，它包括保护电路和滤波电路，所述保护电路包括TVS管T1和分流电阻R24，所述TVS管T1设置在I+、I- 两端，且I+ 端接直流电能表内部系统地；所述分流电阻R24设置在I+、I-两端；所述滤波电路包括R25、R26、C20、C22和C21；所述R25连接在I+和Ip两端，所述R26连接在I+和In两端；所述C20和C22一端接地，且另一端分别设置在Ip和In端；所述C21设置在Ip和In两端。

优选的，所述分流电阻R24阻值大小为270Ω。

为了进一步提高滤除部分高频共模干扰效率，所述R25和R26阻值大小为100Ω。

为了进一步提高滤除部分高频共模干扰效率，所述C20和C22电容大小为330nF。

为了进一步提高滤除差模干扰效率，所述C21电容大小为10nF。

本电路直流偏置校表方法如下：

1）采样通道偏置校准。校表时，直接短接直流电能表电压、电流输入端子，尽量减少外部噪声干扰，先通过计算瞬时采样值的平均值进行采样通道直流偏置校准，该偏置校准旨在消除采样通道的固定偏置。

2）有效值偏置校准，对于有效值偏差可以通过相同条件下计算采样信号的有效值，将该有效值作为有效值偏置，旨在消除内部干扰导致有效值偏置。

3）功率偏置校准，在额定电压点和额定电流点分别校准电压通道和电流通道的比差后，在进行功率增益校准。完成功率增益校准后最后进行功率偏置校准。功率偏置校准时，在100%额定电压点和1%额定电流点进行功率偏置计算与校准，而不是直接短接的方法进行功率偏置校准。校准是计算直流电能表在该校表点的有功功率与标准源的功率差值作为直流电能表的功率偏置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种直流电能表电流通道调理电路，其特征在于，它包括保护电路和滤波电路，所述保护电路包括TVS管T1和分流电阻R24，所述TVS管T1设置在I+、I- 两端，且I+ 端接直流电能表内部系统地；所述分流电阻R24设置在I+、I- 两端；所述滤波电路包括R25、R26、C20、C22和C21；所述R25连接在I+和Ip两端，所述R26连接在I+和In两端；所述C20和C22一端接地，且另一端分别设置在Ip和In端；所述C21设置在Ip和In两端。

2.根据权利要求1所述的一种直流电能表电流通道调理电路，其特征在于，所述分流电阻R24阻值大小为270Ω。

3.根据权利要求1所述的一种直流电能表电流通道调理电路，其特征在于，所述R25和R26阻值大小为100Ω。

4.根据权利要求1所述的一种直流电能表电流通道调理电路，其特征在于，所述C20和C22电容大小为330nF。

5.根据权利要求1所述的一种直流电能表电流通道调理电路，其特征在于，所述C21电容大小为10nF。