Традиционные измерители переменного тока являются полностью электромеханическими. Комбинация катушек напряжения и тока используется для индуцирования вихревых токов во вращающемся алюминиевом диске. Крутящий момент, создаваемый на диске, пропорционален произведению напряжения и магнитного потока тока, создаваемого катушкой. Наконец, к диску был добавлен тормозной магнит, что сделало скорость вращения пропорциональной фактической мощности, рассеиваемой нагрузкой. На этом этапе измерение потребляемой энергии - это просто подсчет количества оборотов за определенный период времени.
Современные измерители переменного тока значительно более сложны, точны и устойчивы к взлому. Теперь современные интеллектуальные счетчики могут даже контролировать свою абсолютную точность и обнаруживать признаки несанкционированного доступа 24/7 при установке в полевых условиях. ADI's ADE9153B измерительная микросхема имеет эту функцию, она использует технологию mSure®.
Различия между зарядными устройствами постоянного и переменного тока для электромобилей
Для друзей с электромобилями наиболее интуитивным ощущением является то, что зарядка постоянным током быстрая (быстрая зарядка), а зарядка переменным током медленная (медленная зарядка). Это связано с тем, что аккумуляторы обычных электромобилей необходимо заряжать постоянным током, а внешний переменный ток должен быть преобразован в постоянный ток для зарядки.
Более фундаментальная причина заключается в том, что питание постоянным током может значительно повысить эффективность по сравнению с традиционным источником питания переменного тока. Особенно после появления новыхБлагодаря технологиям переключения таких материалов, как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), эффективность преобразования была дополнительно улучшена.
Счетчик энергии постоянного тока для зарядки электромобилей
На рисунке ниже показано типичное приложение для зарядки электромобилей.
Рисунок 1: Приложение для зарядки электромобилей (Источник изображения: ADI)
Источник энергии зарядных свай для электромобилей может be чистая энергия (например, производство фотоэлектрической энергии) или сеть. Через постоянный ток в постоянный ток (DC-DC) или переменный ток в постоянный ток (AC-DC) он преобразуется в подходящее напряжение для зарядки электромобиля.
Некоторые традиционные зарядки электромобилей измеряются на стороне переменного тока, что имеет недостаток, заключающийся в том, что невозможно измерить потери энергии при преобразовании переменного тока в постоянный, что приводит к неточному выставлению счетов для конечного потребителя.
Лучший способ - измерить обе стороны преобразования переменного тока в постоянный одновременно. Преимущество заключается в том, что благодаря измерению энергии с обеих сторон мы можем сразу узнать, есть ли неисправность или есть возможность преднамеренного обнаружения несанкционированного доступа.
Как спроектировать счетчик энергии постоянного тока
Ниже приведен базовый sСтруктура типичного счетчика энергии постоянного тока: Для измерения мощности, потребляемой нагрузкой (P = V ×I), требуется по крайней мере один датчик тока и один датчик напряжения.
Рисунок 2: Базовая структура счетчика энергии постоянного тока (Источник изображения: ADI)
· Измерение напряжения
Резистивный делитель: Напряжение часто измеряется с помощью резистивного делителя, который используется для уменьшения потенциала до уровня, совместимого с входом АЦП системы. ХоуКроме того, необходимо обращать внимание на коэффициенты температуры и напряжения выбранных компонентов, чтобы гарантировать требуемую точность при перегреве.
Для некоторых приложений соответствующее напряжение особенно высокое, и в это время можно выбрать высоковольтный резистор.
· Измерение тока
Существует два основных типа измерения тока: прямое измерение и косвенное измерение.
Прямое измерение (на основе резистора измерения тока): Согласно закону Ома, ток проходит через резистор измерения тока известного сопротивления, и значение тока точно рассчитывается путем измерения напряжения резистора измерения тока.
Этот метод экономичен, точен и эффективен, и теоретически имеет неограниченную пропускную способность. Однако в условиях сильного тока резистор датчика тока сильно нагревается. Это означает, что когда ток мал, а ток большой, будет большая погрешность из-за влияния температурного коэффициента сопротивления. Поэтому требуется токочувствительный резистор со сверхнизким температурным дрейфом.
Косвенное измерение: вокруг провода, находящегося под напряжением, будет генерироваться магнитное поле, и датчик тока может обнаруживать магнитное поле, чтобы узнать величину тока, тем самым реализуя косвенное измерение.
· Выбор усилителя
Предполагая ток 80 А, токоизмерительный резистор составляет 75 мкОм. Точность обязательнакрасный должен быть равен 1%, то есть на токовом резисторе детектирования генерируется небольшой сигнал 60 мкВ, то есть напряжение смещения (погрешность) усилителя должно быть как минимум меньше этого значения.
Например, ADA4528 имеет максимальное напряжение смещения 2.5 мкВ и максимальный дрейф напряжения смещения 0.015 мкВ/°C. В основном может удовлетворить требования.
Здесь следует отметить, что будь то датчик тока или резистор для деления напряжения, попробуйте использовать 4-проводной метод для измерения, чтобы еще больше уменьшить влияние сопротивления в кабеле на измерение и еще больше повысить точность.
· Выбор микросхемы дискретизации АЦП
Для микросхемы дискретизации АЦП 24-разрядный AD7779 может быть напрямую подключен к каскаду усиления и имеет дрейф входного смещения 5 нВ/°C.
Высокое напряжение постоянного тока можно точно измерить с помощью соотношения 1000:1 резисторов делителя, а затем подключить к входу АЦП AD7779.
Наконец, подключитесь к микроконтроллеру для вычисления. Мгновенная мощность (P = I × V), совокупная мгновенная мощность, - это потребляемая энергия.
Конечно, некоторые периферийные устройства могут быть спроектированы и подключены позже, например, RS-485, ЖК-дисплей и кнопки.
