采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表，用PCB式电流传感器代替传统的电流互感器进行智能电能表电流采样，并通过相应的公式计算出电流值；同时，运用矫正方法来进行温度补偿，使得电流传感器精确采样电流且免受直流分量影响。本实用新型专利技术的有益效果是，结构简单，成本低廉，可更好与电能表主板进行兼容装配。主板进行兼容装配。主板进行兼容装配。

【技术实现步骤摘要】
采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表


[0001]本技术涉及电能表的电流计量领域，特别是一种采用 PCB式电流传感器计量的单相智能电能表。

技术介绍

[0002]电能计量作为智能电能表中最为重要的功能之一，电压与电流的精确采样直接影响到计量的准确性。
[0003]目前，在大多单相智能电能表设计中，零线电流回路都是运用电流互感器实现采样，而电流互感器带铁芯，电流中存在的直流分量不能在互感器一二次间传变，其将全部作为励磁电流出现，励磁电流的增大将导致互感器磁饱和，进而造成采样电流误差过大；同时，电流互感器还存在绝缘结构复杂，体积大，成本高等缺点。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种采用 PCB式电流传感器计量的单相智能电能表。
[0005]实现上述目的本技术的技术方案为，一种采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表，包括单相智能电能表和PCB 式电流传感器，其特征在于，所述PCB式电流传感器固定安装在单相智能电能表零线接线端子上，所述PCB式电流传感器的差分电压信号输出端连接至单相智能电能表主板上的零线电流计量回路，所述PCB式电流传感器的电压信号经过单相智能电能表主板上的阻容抗混叠电路后送进单相智能电能表的计量芯片电流采样通道，经过AD转换后输入单相智能电能表的计量芯片，所述计量芯片对输入电压计算后存入计量芯片的电流寄存器中用于后续的电流有效值计算，所述PCB式电流传感器的电源接口与电能表计量部分电路电源连接，将电流传感器的地线接口与电能表计量部分电路的地回路相连。
[0006]所述PCB式电流传感器的交流电流测量范围是0～150A。
[0007]所述PCB式电流传感器信号灵敏度为S＝13.33mV/A，即当有 1A电流流过传感器时，输出的电压信号为13.33mV。
[0008]所述PCB式电流传感器为北京智芯微股份有限公司提供的 SCT6101M模组。
[0009]所述PCB式电流传感器通过螺钉将其一次侧固定安装在单相智能电能表主端子第3、4端子上。
[0010]所述PCB式电流传感器供电电源采用与计量芯片共用电源方式，供电电源为直流5V电源。
[0011]所述PCB式电流传感器的差分电压信号输出端连接至单相智能电能表主板上的零线电流计量回路，所述PCB式电流传感器与电能表主板间各连接口通过一组排线进行连接。
[0012]所述电流有效值进行计算的方式为：
[0013]a、首先需对电流值进行调校，标准表加载于电能表的额定电流Ib，Ib
RMS
为计量芯
片对输入电压计算后存入计量芯片的电流寄存器中的电流值，当标准表加载在电能表上的额定电流达到 Ib时，经AD转换后计量芯片计算得出电流寄存器读数，根据以下公式可得出比值系数K：
[0014]K＝Ib/Ib
RMS
[0015]b、当电能表计量电流时，则可通过I＝K*I
RMS
得出现输入的电流值I。
[0016]当电流较大时，对电流值进行补偿矫正的方式为：
[0017]a、标准表加载于电能表电流Imax，根据步骤5中公式算出电流值I，并得出其与标准值Imax的差值e，算得矫正系数i：
[0018]i＝e/Imax
[0019]i取3位小数；
[0020]b、受温度影响的每个电流点处的矫正后值I(矫)＝I /(1+i)。
[0021]所述计量部分电路电源为直流5V电源。
[0022]有益效果
[0023]利用本技术的技术方案制作的采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表，其包括优点如下：
[0024]1、本方法运用电流传感器采样电流，由于电流传感器不存在铁芯材料，可在交流信号中存在直流分量时采样精度不受其影响，很好的解决了直流分量导致电流互感器铁芯磁饱和的问题；
[0025]2、本方法采用PCB型电流传感器，PCB型电流传感器的体积较小，减少了与电能表主板的干涉，同时为主板的布局提供更多的空间；
[0026]3、PCB型电流传感器的结构简单，价格低，在成本上得到了大大的节省；
[0027]4、电流采样中采用了温度补偿，使得采样精度更准确。
附图说明
[0028]图1是本技术所述采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表计量原理图；
[0029]图2是本技术所述PCB式电流传感器连接在单相智能电能表的电路图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本技术进行具体描述，如图1
‑
2所示，本申请的创造点在于，将单相智能电能表上的电流互感器拆掉，然后将PCB式电流传感器固定安装在单相智能电能表零线接线端子上；PCB式电流传感器供电电源采用与计量芯片共用电源方式，该方式为：将PCB式电流传感器电源接口与电能表计量部分电路电源连接，将电流传感器的和地线接口与电能表计量部分电路的地回路相连，用以保证整个计量回路不存在电源电平差值带来的影响；将PCB式电流传感器的差分电压信号输出端连接至单相智能电能表主板上的零线电流计量回路；PCB式电流传感器的电压信号经过阻容抗混叠电路后送进计量芯片电流采样通道，进行AD转换并经过计量芯片进一步计算后存入计量芯片的电流寄存器中，用于后续电流有效值以及功率的计算；
[0031]在本申请的技术方案中，对电流有效值进行计算的方式为：
[0032]a、首先需对电流值进行调校，标准表加载于电能表的额定电流Ib，Ib
RMS
为计量芯
片对输入电压计算后存入计量芯片的电流寄存器中的电流值，当标准表加载在电能表上的额定电流达到 Ib时，经AD转换后计量芯片计算得出电流寄存器读数，根据以下公式可得出比值系数K：
[0033]K＝Ib/Ib
RMS
[0034]b、当电能表计量电流时，则可通过I＝K*I
RMS
得出现输入的电流值I；
[0035]此外，由于电能表采样电流较大时，电流传感器内部电路温度较高，则会影响到电流传感器信号灵敏度S使其偏离 13.33mV/A，进一步使算出的电流值不准确，因此当电流较大时需对电流值进行补偿矫正，矫正的方式为：
[0036]a、标准表加载于电能表电流Imax，根据步骤5中公式算出电流值I，并得出其与标准值Imax的差值e，算得矫正系数i：
[0037]i＝e/Imax
[0038]i取3位小数；
[0039]b、受温度影响的每个电流点处的矫正后值I(矫)＝I/(1+i)。
[0040]在本技术方案实施的过程中，本领域人员需要将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表，包括单相智能电能表和PCB式电流传感器，其特征在于，所述PCB式电流传感器固定安装在单相智能电能表零线接线端子上，所述PCB式电流传感器的差分电压信号输出端连接至单相智能电能表主板上的零线电流计量回路，所述PCB式电流传感器的电压信号经过单相智能电能表主板上的阻容抗混叠电路后送进单相智能电能表的计量芯片电流采样通道，经过AD转换后输入单相智能电能表的计量芯片，所述计量芯片对输入电压计算后存入计量芯片的电流寄存器中用于后续的电流有效值计算，所述PCB式电流传感器的电源接口与电能表计量部分电路电源连接，将电流传感器的地线接口与电能表计量部分电路的地回路相连。2.根据权利要求1所述的采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表，其特征在于，所述PCB式电流传感器的交流电流测量范围是0～150A。3.根据权利要求1所述的采用PCB式电流传感器计量的单相智能电能表，其特征在于，所述PCB式电流传感器信...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔婷婷，张健，王海宝，王峥，庞振江，郭彦，
申请(专利权)人：北京博纳电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：