电子式电能表的组成
发布时间:2008/12/3 0:00:00 访问次数:496
为了能将被测电压、电流变为代表被测功率的标准脉冲,并显示所计电能值,电子式电能表一般由输入级、乘法器、变换器、计数显示控制电路、直流电源等部分组成。其中乘法器和变换器组成电能计量单元电路。
(1)输入级 输入级的作用是将被测的高电压(几十伏或几百伏)和大电流(几安至几十安)转换成电子电路能处理的低电压(几十毫伏至几伏)和小电流(几毫安)输人到乘法器中,并使乘法器和电网隔离,减小干扰。
电压采样器和电流采样器构成了表计的输入级,电压采样可采用电压互感器或分压电阻,电流采样可采用电流互感器或锰铜分流器,它们与乘法器、u/f转换器或d/f转换器共同构成了电子式电能表的电能测量单元。
(2)乘法器 乘法器是实现被测电压、电流相乘,并输出功率的器件,它是电子式电能表的关键部分。常用的乘法器可分为模拟乘法器和数字乘法器。
①模拟乘法器。模拟乘法器分为时分割乘法器、霍尔乘法器和热电转换型乘法器。目前采用较多的是时分割乘法器,又称pwm乘法器。它实质上是一个脉宽、幅度调制器。两路输入信号中的一路对脉宽进行调制,另一路对幅值进行调制,被调制的脉冲信号的直流分量就是两路输入信号的乘积。时分割乘法器的制造技术成熟且工艺性好,原理先进,具有很好的线性度和很高的准确度,但与数字乘法器相比,功能扩展较难。
②数字乘法器。数字乘法器可分为高精度a/d型乘法器和dsp型乘法器。a/d型乘法器的作用,就是对输入的交流电压、电流波形进行分时采样,把模拟量变成数字量,然后由cpu对电压、电流数字量进行相乘、相加,计算功率,对时间积分得到电能。dsp芯片也称数字信号处理器,它除具有a/d转换器的交流采样功能外,还肩负cpu数据处理的一部分功能,大大减轻了cpu的工作负荷,使整机的功能得到进一步加强。
(3)转换器 转换器是把乘法器输出的代表有功功率的信号变为标准脉冲,并且用脉冲频率的高低来代表功率的大小,它和计数器一起实现电能测量中的积分运算。不同的乘法器后面应跟不同的转换器。
模拟型乘法器输出的有功功率送给电压频率u/f转换器变换(或电流频率i/f转换器变换)电路,从而产生频率正比于有功功率的电能脉冲。u/f(或i/f)转换器在极低频时误差较大,为了获得线性好而且稳定的频率信号,通常是把电压变换为较高的频率信号,然后再将其分频为低频信号,分频器属于数字逻辑电路,正常工作时不会产生误差。
数字型乘法器输出的有功功率送给d/f变换电路,d/f变换也可由软件实现。
(4)计数器、显示器、控制电路 计数器对d/f变换器的输出脉冲计数,累计电能,从而完成积分运算;显示器显示电能表所测量的电能,显示器有字轮计度器、液晶显示器(lcd)和发光二极管显示器(led)等类型;控制电路用于实现电子式电能表的各种功能。
(5)直流电源 除上述四部分外,电子式电能表中还包括直流稳压电源,它为各部分电子电路的工作提供合适的直流电压。
直流稳压电源由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路等部分组成。
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为了能将被测电压、电流变为代表被测功率的标准脉冲,并显示所计电能值,电子式电能表一般由输入级、乘法器、变换器、计数显示控制电路、直流电源等部分组成。其中乘法器和变换器组成电能计量单元电路。
(1)输入级 输入级的作用是将被测的高电压(几十伏或几百伏)和大电流(几安至几十安)转换成电子电路能处理的低电压(几十毫伏至几伏)和小电流(几毫安)输人到乘法器中,并使乘法器和电网隔离,减小干扰。
电压采样器和电流采样器构成了表计的输入级,电压采样可采用电压互感器或分压电阻,电流采样可采用电流互感器或锰铜分流器,它们与乘法器、u/f转换器或d/f转换器共同构成了电子式电能表的电能测量单元。
(2)乘法器 乘法器是实现被测电压、电流相乘,并输出功率的器件,它是电子式电能表的关键部分。常用的乘法器可分为模拟乘法器和数字乘法器。
①模拟乘法器。模拟乘法器分为时分割乘法器、霍尔乘法器和热电转换型乘法器。目前采用较多的是时分割乘法器,又称pwm乘法器。它实质上是一个脉宽、幅度调制器。两路输入信号中的一路对脉宽进行调制,另一路对幅值进行调制,被调制的脉冲信号的直流分量就是两路输入信号的乘积。时分割乘法器的制造技术成熟且工艺性好,原理先进,具有很好的线性度和很高的准确度,但与数字乘法器相比,功能扩展较难。
②数字乘法器。数字乘法器可分为高精度a/d型乘法器和dsp型乘法器。a/d型乘法器的作用,就是对输入的交流电压、电流波形进行分时采样,把模拟量变成数字量,然后由cpu对电压、电流数字量进行相乘、相加,计算功率,对时间积分得到电能。dsp芯片也称数字信号处理器,它除具有a/d转换器的交流采样功能外,还肩负cpu数据处理的一部分功能,大大减轻了cpu的工作负荷,使整机的功能得到进一步加强。
(3)转换器 转换器是把乘法器输出的代表有功功率的信号变为标准脉冲,并且用脉冲频率的高低来代表功率的大小,它和计数器一起实现电能测量中的积分运算。不同的乘法器后面应跟不同的转换器。
模拟型乘法器输出的有功功率送给电压频率u/f转换器变换(或电流频率i/f转换器变换)电路,从而产生频率正比于有功功率的电能脉冲。u/f(或i/f)转换器在极低频时误差较大,为了获得线性好而且稳定的频率信号,通常是把电压变换为较高的频率信号,然后再将其分频为低频信号,分频器属于数字逻辑电路,正常工作时不会产生误差。
数字型乘法器输出的有功功率送给d/f变换电路,d/f变换也可由软件实现。
(4)计数器、显示器、控制电路 计数器对d/f变换器的输出脉冲计数,累计电能,从而完成积分运算;显示器显示电能表所测量的电能,显示器有字轮计度器、液晶显示器(lcd)和发光二极管显示器(led)等类型;控制电路用于实现电子式电能表的各种功能。
(5)直流电源 除上述四部分外,电子式电能表中还包括直流稳压电源,它为各部分电子电路的工作提供合适的直流电压。
直流稳压电源由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路等部分组成。
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