三相四線智能電表的電源解決方案

1、引言

傳統(tǒng)的三相四線制智能電表，為解決高壓輸入及四線制的供電要求，采用3PCS工頻變壓器進(jìn)行電壓變換，再通過(guò)整流及濾波電路實(shí)現(xiàn)直流電壓的輸出,這種方案的優(yōu)勢(shì)是成本低，缺點(diǎn)是體積大。同時(shí)不同國(guó)家、不同區(qū)域，三相四線智能電表的工作電壓存在很大的區(qū)別。目前一些國(guó)家(如中國(guó)、俄羅斯)實(shí)際供電電壓達(dá)到380VAC、而有的國(guó)家(如美國(guó))則達(dá)到了480VAC。如果把如此高的供電電壓通過(guò)線-線直接接入85-264VAC輸入的AC/DC電源中，則電源將出現(xiàn)過(guò)壓損壞等情況。因此，85-264VAC輸入的常規(guī)電源已經(jīng)不能滿足此應(yīng)用需求。為滿足全球單相或三相輸入電壓(100VAC~480VAC)和智能電表小體積的要求，金升陽(yáng)推出了90-528VAC輸入的小體積高性價(jià)比開(kāi)關(guān)電源LS03-16BXXSS系列。

2、三相智能電表電源方案

金升陽(yáng)微功率三相四線制電力專用電源LS03-16BxxSS或LD03-16BxxSS系列能夠解決工頻變壓器的體積大、設(shè)計(jì)復(fù)雜、輸入電壓高等問(wèn)題。下面為三相智能電表的電源解決方案。

圖一 三相四線制智能電表方案框圖

圖(一)為三相四線智能電表功能框圖。主要由EMC防護(hù)、電源模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、人機(jī)交互模塊、高速數(shù)據(jù)處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)據(jù)接口及采集模塊等組成。該方案推薦選用金升陽(yáng)LS03-16BxxSS(或LD03-16BxxSS)系列開(kāi)關(guān)電源。此電源輸入電壓為90-528VAC，可從前端三相輸入中的任何相電壓或線電壓中直接取電，而不因過(guò)壓導(dǎo)致模塊損壞。經(jīng)過(guò)LS03-16BxxSS轉(zhuǎn)換為隔離的DC電源，再經(jīng)過(guò)LDO的轉(zhuǎn)換給系統(tǒng)的其他功能模塊供電?？紤]到智能電表需向外部接口提供信息和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為使信號(hào)傳輸穩(wěn)定可靠，建議選擇帶集成隔離電源的通信模塊，如金升陽(yáng)TDX01D485系列485通信模塊，能有效抑制電磁干擾和消除地環(huán)路影響。

3、LS03-16BxxSS系列模塊電源簡(jiǎn)介

LS03-16BxxSS 系列是金升陽(yáng)為客戶提供的小體積開(kāi)關(guān)模塊電源。該系列電源具有全球輸入電壓范圍、交直流兩用、低功耗、高效率、高可靠性、安全隔離等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該系列電源也滿足國(guó)際UL60950/EN60950 標(biāo)準(zhǔn)。能夠廣泛適用于工控和電力儀器儀表等對(duì)體積要求苛刻、輸入電壓要求寬、需要滿足UL/CE 認(rèn)證并對(duì)EMC 要求不高的場(chǎng)合。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

● 超寬輸入電壓：90~ 528VAC

● 交直流兩用(同一端子輸入電壓)

● 4000VAC 高隔離電壓

● 小體積、高功率密度

● 輸出短路、過(guò)流保護(hù)功能

● 工業(yè)級(jí)工作溫度范圍：-40℃～+85℃

● 符合UL60950/EN60950 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

4、LD03-16Bxx系列模塊電源簡(jiǎn)介

針對(duì)寬電壓輸入微功率三相四線制電源，為滿足不同環(huán)境應(yīng)用需求，金升陽(yáng)不僅提供小體積、高功率密度、經(jīng)濟(jì)型的SIP封裝，而且還提供內(nèi)置EMC防護(hù)濾波電路的DIP封裝LD03-16Bxx，此產(chǎn)品在環(huán)境不是很惡劣的情況下，無(wú)需增加任何EMC器件即可滿足IEC 61000-6-3、IEC 61000-6-1標(biāo)準(zhǔn)要求，為客戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供便利。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

● 超寬輸入電壓：90~ 528VAC/100~745VDC

● 交直流兩用(同一端子輸入電壓)

● 3000VAC 高隔離電壓

● 小體積、高功率密度

● 產(chǎn)品裸機(jī)即可以滿足IEC 61000-6-1、IEC 61000-6-3 EMC標(biāo)準(zhǔn)要求

5、LO10-26D0512-04三相四線制電力儀表專用電源介紹

儀表接入電網(wǎng)的方式有兩種，直接接入或經(jīng)電壓互感器接入。如果是經(jīng)電壓互感器接入，根據(jù)IEC 62052-11：2003標(biāo)準(zhǔn)要求，輸入電壓會(huì)低至60V。為滿足智能電表更低輸入電壓和電力行業(yè)單相或三相輸入的要求，金升陽(yáng)推出專為電力儀表三相四線制設(shè)計(jì)的超寬輸入電壓范圍的開(kāi)關(guān)電源。

LO10-26D0512-04可在65-460VAC 或90-650VDC 超寬輸入電壓下工作，符合額定電壓380/220VAC(三相四線)、任接2 根線工作的供電要求。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致輸入過(guò)壓時(shí)，電源會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)，從而保障電源及終端不受損。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

● 三相四線超寬輸入: 65~460VAC/90~650VDC

● 接入三相四線供電系統(tǒng)任意兩線，電源正常工作

● 傳導(dǎo)/輻射：CLASS B

● 群脈沖/浪涌：四級(jí)

● 具有輸出短路、過(guò)流和輸入過(guò)壓關(guān)斷保護(hù)功能

● 高效率、高可靠性，低紋波噪聲、低待機(jī)功耗

● 采用長(zhǎng)壽命低阻抗電解電容

6、應(yīng)用注意事項(xiàng)

LS03-16BxxSS系列電源，如果需應(yīng)用在電磁環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合中，為使產(chǎn)品工作穩(wěn)定且不被電磁干擾輕易損壞，建議在電源輸入端口增加相應(yīng)的EMC外圍電路，以滿足一定指標(biāo)的電磁兼容性能，如圖五所示為推薦電路供參考：

注：具體元器件選型參數(shù)請(qǐng)參考LS03-16BxxSS技術(shù)手冊(cè)。

7、總 結(jié)

隨著智能電表在全球各地廣泛普及，其不僅要求開(kāi)關(guān)電源具有小體積、高可靠性等，更要求開(kāi)關(guān)電源能夠同時(shí)兼容多種輸入電壓。憑借著技術(shù)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)和自主創(chuàng)新能力，金升陽(yáng)精心研發(fā)出滿足全球輸入電壓范圍的隔離型開(kāi)關(guān)電源，為電力電表、消防監(jiān)控等行業(yè)產(chǎn)品的供電設(shè)計(jì)帶來(lái)便利。