FR2797114A1 - DOUBLE POWER SUPPLY FOR ELECTRICITY COUNTER - Google Patents
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Abstract
Description
DOUBLE ALIMENTATION POUR COMPTEUR D'ELECTRICITE La présente invention se rapporte à une double alimentation pour compteur d'électricité. The present invention relates to a dual power supply for an electricity meter.
Les compteurs d'électricité modernes sont électroniques et comportent une alimentation électrique permettant le fonctionnement des composants du compteur. rettc- ??imentation tire le plus souvent sa source d'énergie d:! --sear @l'élP.^tnc:r lui même et délivre une tension d'environ cinq volts apte à l'alimentation desdits composants. Modern electricity meters are electronic and have a power supply for the operation of the meter components. rettc- ?? imentation most often draws its energy source d :! --sear @ elP. ^ tnc: r itself and delivers a voltage of about five volts able to supply said components.
Par ailleurs, ces compteurs d'électricité possèdent d'autres fonctions que la simple mesure d'une consommation d'électricité. En particulier, sous l'effet d'une commande transmise par l'intermédiaire du réseau lui-même, ou par tout autre moyen, et correspondant par exemple à un changement de tarification, le compteur déclenche la mise sous ou hors tension d'une ou plusieurs charges consommant chacune des puissance électriques de l'ordre de quelques kilowatts. In addition, these electricity meters have other functions than simply measuring electricity consumption. In particular, under the effect of a command transmitted via the network itself, or by any other means, and corresponding for example to a change in pricing, the counter triggers the switching on or off of a or several charges each consuming electrical power of the order of a few kilowatts.
Une telle charge peut être un chauffe-eau par exemple. Elle est mise sous ou hors tension par l'intermédiaire d'un relais de puissance. Ce dernier est déclenché par l'intermédiaire d'un signal de commande émis par un circuit de commande, le plus souvent un microprocesseur. Such a charge can be a water heater for example. It is switched on or off via a power relay. The latter is triggered by means of a control signal emitted by a control circuit, usually a microprocessor.
Mais l'alimentation électrique du relais doit être capable de fournir des puissances élevées de l'ordre quelques watts, pendant la durée du signal de commande, à savoir une ou plusieurs dizaines de millisecondes. Or l'alimentation électrique prévue pour alimenter les composants électroniques tel que le microprocesseur ou un afficheur, ne le permet pas. En effet, la puissance requise lors de la commutation des relais étant trop élevée, il y a un risque de court-circuit de l'alimentation électrique et de là, une source de perturbation dans le fonctionnement du compteur. But the power supply of the relay must be able to provide high powers of a few watts, during the duration of the control signal, namely one or more tens of milliseconds. Or the power supply designed to power the electronic components such as the microprocessor or a display, does not allow it. Indeed, the power required when switching relays is too high, there is a risk of short circuit of the power supply and hence a source of disturbance in the operation of the meter.
Il serait simple d'ajouter .une alimentation auxiliaire spécifiquement prévue pour alimenter le ou les relais de puissance. Mais ajouter une alimentation supplémentaire engendrerait un surcoût inacceptable du compteur d'électricité. De plus, la puissance électrique pouvant être consommée par le compteur lui-même à partir du réseau d'électricité est limitée par des normes, telle que la norme européenne EN61036. Il est donc nécessaire que l'alimentation auxiliaire respecte les normes applicables. La présente invention permet l'alimentation des différents composants électroniques du compteur y compris le ou les relais de puissance en évitant des surcoûts importants, tout en autorisant le respect des normes relatives à la puissance électrique pouvant être consommée par le compteur lui-même à partir du réseau. It would be simple to add an auxiliary power supply specifically designed to power the power relay (s). But adding an additional power supply would generate an unacceptable additional cost of the electricity meter. In addition, the electrical power that can be consumed by the meter itself from the electricity grid is limited by standards, such as the European standard EN61036. It is therefore necessary that the auxiliary power supply complies with the applicable standards. The present invention allows the supply of the various electronic components of the meter including the power relay (s) avoiding significant additional costs, while allowing the respect of the standards relating to the electric power that can be consumed by the meter itself from network.
Elle propose une double alimentation permettant de délivrer à la fois une première tension pour l'alimentation des composants électroniques et une seconde tension pour l'alimentation d'un ou plusieurs relais de puissance à partir d'un même ensemble redresseur connecté à mj hache .-. Pour cela, elle utilise.,un bloc que ?'on peut qualifier de moyenneur, comprenant une inductance faisant partie d'un diviseur de tension inductif. Ce diviseur de tension inductif permet l'obtention de la première tension, la seconde étant obtenue en sortie du bloc moyenneur. It proposes a dual power supply for delivering both a first voltage for the supply of the electronic components and a second voltage for supplying one or more power relays from the same rectifier assembly connected to the ax. -. For this purpose, it uses a block which can be described as an averager, comprising an inductance forming part of an inductive voltage divider. This inductive voltage divider makes it possible to obtain the first voltage, the second being obtained at the output of the averaging unit.
De manière plus précise, la présente invention concerne une double alimentation pour compteur d'électricité comprenant un redresseur de tension destiné à être connecté sur le réseau d'électricité et délivrant une tension continue en sortie, un hacheur connecté à la sortie du redresseur et délivrant en sortie nne tension en créneaux, une diode reliée en parallèle à la sortie du hacheur, une première inductance reliée en série à la sortie du redresseur, un ensemble formé d'une seconde inductance reliée en série à un premier condensateur, cet ensemble étant connecté d'une part à la première inductance et à la masse électrique du compteur d'autre part, une première tension continue étant délivrée en opération aux bornes du premier condensateur, un ensemble relié en série à la première inductance et formé d'une diode d'entrée reliée en série à une impédance, un second condensateur étant relié d'une part à l'impédance et à la masse électrique du compteur d'autre part, une seconde tension continue étant délivrée en opération aux bornes du second condensateur. More specifically, the present invention relates to a dual power supply for an electricity meter comprising a voltage rectifier intended to be connected to the electricity network and delivering a DC voltage output, a chopper connected to the output of the rectifier and delivering at the output of a crimped voltage, a diode connected in parallel with the output of the chopper, a first inductance connected in series with the output of the rectifier, an assembly formed of a second inductance connected in series with a first capacitor, this assembly being connected on the one hand to the first inductance and to the electric ground of the counter on the other hand, a first DC voltage being delivered in operation across the first capacitor, an assembly connected in series with the first inductor and formed of a diode d input connected in series with an impedance, a second capacitor being connected on the one hand to the impedance and to the the other hand, a second DC voltage being delivered in operation at the terminals of the second capacitor.
Selon un premier mode de réalisation, l'impédance est une résistance. Selon un autre mode de réalisation, l'impédance est une inductance. According to a first embodiment, the impedance is a resistance. According to another embodiment, the impedance is an inductance.
Pour limiter la tension aux bornes du premier condensateur, une diode Zener peut être reliée en parallèle au premier condensateur. To limit the voltage across the first capacitor, a Zener diode can be connected in parallel with the first capacitor.
Pour limiter la tension aux bornes du second condensateur, une diode Zener peut être reliée en parallèle au second condensateur. La première tension utilisée pour l'alimentation des différents composants électroniques hors les relais de puissance doit être stable . A cet effet, on peut prévoir un système d'asservissement pour maintenir la première tension continue sensiblement constante en faisant varier l'intervalle entre les créneaux issus du hacheur. To limit the voltage across the second capacitor, a Zener diode can be connected in parallel to the second capacitor. The first voltage used to power the various electronic components out of the power relays must be stable. For this purpose, a servo-control system can be provided to maintain the first substantially constant DC voltage by varying the interval between the slots from the chopper.
La présente invention concerne aussi un compteur d'électricité comprenant une telle double alimentation. The present invention also relates to an electricity meter comprising such a dual power supply.
Lz nréser`: inver"#on -ra mieux comnrisc à la lecture de 1a- description <B>nul</B> sis:`. donnée à titre iiiustratif et non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels # la figure 1 représente schématiquement une double alimentation selon l'invention ; # la figure 2 représente schématiquement un système d'asservissement pour la double alimentation. Lz nreser`: inver "#on -ra better comnrisc reading 1a description <B> null </ B> sis:`. Given as iiiustratif and not restrictive with reference to the accompanying drawings in which # Figure 1 represents schematically a dual power supply according to the invention, # 2 schematically represents a servo system for the dual power supply.
La figure 1 représente schématiquement une double alimentation selon l'invention. Un redresseur 10 est connecté au réseau de distribution d'électricité. A partir de la tension alternative du réseau, il délivre une tension continue, par exemple de 300 V. Les montages de redresseur de tension sont bien connus de l'Homme du Métier et ne sont donc pas décrits en détail ici. Figure 1 shows schematically a dual power supply according to the invention. A rectifier 10 is connected to the electricity distribution network. From the alternating voltage of the network, it delivers a DC voltage, for example of 300 V. The voltage rectifier assemblies are well known to those skilled in the art and are therefore not described in detail here.
Un hacheur 12 est relié à la sortie du redresseur 10. Un tel hacheur peut être par exemple du type de celui connu sous la marque Tiny Switch et commercialisé par la société Power Intégrations. Ce hacheur 12 transforme la tension continue délivrée par le redresseur 10 en une série de créneaux de tension de largeur égale à environ 2 fis, chacun des créneaux étant espacé du suivant par une période pouvant aller de 25 ps à 1 ms selon la puissance nécessaire. La valeur de cette période est commandable en fonction du courant absorbé par les composants du compteur et nous verrons plus loin le montage permettant d'effectuer cette commande. A chopper 12 is connected to the output of the rectifier 10. Such a chopper can for example be of the type known under the trademark Tiny Switch and marketed by the company Power Integrations. This chopper 12 converts the DC voltage delivered by the rectifier 10 into a series of voltage slots of width equal to about 2 μm, each of the slots being spaced from the next by a period ranging from 25 ps to 1 ms depending on the power required. The value of this period is controllable according to the current absorbed by the components of the meter and we will see later the assembly to perform this command.
Une diode 14 est connectée en parallèle à la sortie du hacheur 14. Elle permet d'assurer la continuité du courant lorsque le hacheur ne délivre pas de tension, c'est à dire dans l'intervalle entre deux créneaux de tension. Une première inductance 16, par exemple de 470 pH est reliée en série à la sortie du hacheur 12 et un bloc moyenneur 18 est relié à cette inductance. A diode 14 is connected in parallel to the output of the chopper 14. It ensures the continuity of the current when the chopper does not deliver voltage, that is to say in the interval between two voltage periods. A first inductor 16, for example 470 pH is connected in series to the output of the chopper 12 and an averager block 18 is connected to this inductor.
Le bloc moyenneur (18) comprend un ensemble formé d'une seconde inductance 20 par exemple de 220 pH, reliée en série à un premier condensateur 22, ayant par exemple une capacité de 220 uF. The averaging unit (18) comprises an assembly formed of a second inductor 20, for example of 220 pH, connected in series with a first capacitor 22, having for example a capacity of 220 μF.
Cet ensemble est connecté d'une part à la première inductance 16 et à la masse électrique du compteur d'autre part de manière à ce que les inductances 16 et 20 forment un diviseur de tension inductif. La tension Vcc d'environ 5 V est délivrée aisy. borner, d>> premier condcnsatejir 22. _ . This assembly is connected on the one hand to the first inductor 16 and to the electrical ground of the counter on the other hand so that the inductors 16 and 20 form an inductive voltage divider. The voltage Vcc of about 5 V is delivered aisy. to limit the first sentence.
Afin d'éviter toute surtension aux bornes du condensateur 22 provoquée par exemple par un dysfonctionnement, une diode Zener 24 est connectée en parallèle aux bornes du condensateur 22. In order to avoid any overvoltage across the capacitor 22 caused for example by a malfunction, a Zener diode 24 is connected in parallel across the capacitor 22.
Par ailleurs, la tension Vcc servant à alimenter les différents composants électroniques du compteur d'électricité (non représenté), tels qu'afficheur ou microprocesseur, celle-ci est maintenue constante par un système d'asservissement 26 connecté aux bornes du premier condensateur 22 et relié à des entrées du hacheur 12. Moreover, the voltage Vcc serving to supply the various electronic components of the electricity meter (not shown), such as display or microprocessor, is kept constant by a servo system 26 connected to the terminals of the first capacitor 22. and connected to chopper inputs 12.
Un système d'asservissement pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention est représenté schématiquement en figure 2. Une diode Zener 28 est reliée en série à une résistance 30 par exemple de 220 S2. A servo system that can be used in the context of the invention is shown schematically in FIG. 2. A Zener diode 28 is connected in series with a resistor 30, for example 220 S2.
Par ailleurs, l'ensemble constitué de la diode Zener 28 et résistance 30 est connecté en parallèle aux bornes du premier condensateur 22, la résistance 30 étant reliée à la masse électrique du compteur. Furthermore, the assembly consisting of Zener diode 28 and resistor 30 is connected in parallel across the first capacitor 22, the resistor 30 being connected to the electrical ground of the meter.
Une diode électroluminescente 32 est reliée aux bornes de la résistance 30 et la lumière émise commande la tension entre le collecteur et l'émetteur d'un transistor 34 du type bipolaire NPN, la diode et le transistor faisant avantageusement partie du même boitier du type de celui commercialisé par la société Siemens sous la référence SFH615. A light-emitting diode 32 is connected across the resistor 30 and the light emitted controls the voltage between the collector and the emitter of a transistor NPN bipolar type 34, the diode and the transistor advantageously part of the same case of the type of that marketed by Siemens under the reference SFH615.
Lorsque la tension Vcc diminue à la suite d'une consommation plus importante des composants du compteurs, le courant traversant la diode électroluminescente 32, et donc l'intensité de la lumière qu'elle émet, diminue. La tension délivrée par le transistor 34 diminue d'autant. Cette tension est appliquée sur des entrées appropriées du hacheur 12, qui adapte l'écart temporel entre chaque créneau de tension délivré en sortie de manière à maintenir la tension Vcc constante. When the voltage Vcc decreases as a result of a greater consumption of the meter components, the current flowing through the light-emitting diode 32, and therefore the intensity of the light it emits, decreases. The voltage delivered by the transistor 34 decreases accordingly. This voltage is applied to appropriate inputs of the chopper 12, which adjusts the time difference between each voltage slot output to maintain the voltage Vcc constant.
A nouveau en référence à la figure 1, on va maintenant décrire les moyens permettant d'obtenir la tension Vdd pour l'alimentation du relais de puissance (non représenté). Ces moyens comprennent un ensemble relié en série à la première inductance 16 et formé par une diode d'entrée 36 reliée en série à une impédance 38 qui peut être soit une résistance par exemple de 220 SZ, soit une inductance par exemple de ImH. Again with reference to Figure 1, we will now describe the means for obtaining the voltage Vdd for power supply of the power relay (not shown). These means comprise an assembly connected in series with the first inductor 16 and formed by an input diode 36 connected in series with an impedance 38 which can be either a resistance of 220 SZ for example, or an inductance for example of ImH.
Un second condensateur 40 ayant par exemple une capacité de 47p.F, est relié â l'impédance 38 et à 1 ma-Fe éler`r.que du. compteur. A second capacitor 40 having, for example, a capacitance of 47p · F, is connected to the impedance 38 and to the magnetic resistor. counter.
La tension continue Vdd de quelques dizaines de volts, par exemple entre 30 et 40 V, est délivrée aux bornes du second condensateur 40. Une diode Zener 42 est connectée en parallèle au second condensateur 40 afin d'éviter tout risque de surtension. The DC voltage Vdd of a few tens of volts, for example between 30 and 40 V, is delivered across the terminals of the second capacitor 40. A Zener diode 42 is connected in parallel with the second capacitor 40 in order to avoid any risk of overvoltage.
Il est notable que la tension Vdd présente une ondulation résiduelle dont l'amplitude est d'environ 0,01 V ce qui est parfaitement négligeable dans le cadre de l'utilisation prévue, à savoir l'alimentation d'un relais de puissance. It is notable that the voltage Vdd has a residual ripple whose amplitude is about 0.01 V which is perfectly negligible in the context of the intended use, namely the power supply of a power relay.
Par ailleurs, l'invention concerne aussi un compteur d'électricité comportant une telle double alimentation.Furthermore, the invention also relates to an electricity meter comprising such a dual power supply.
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