[发明专利]隔离SPI总线电能计量模块及其APLC电表

说明书

技术领域

    本发明涉及一种APLC单相测量线电压、电流，并计算瞬时电压和电流有效值(RMS)，有功、无功和视在功率的隔离SPI总线电能计量模块,该隔离SPI总线电能计量模块是采用分流器电流取样;并可以通过3个相互独立的单相隔离SPI总线电能计量传感器模块及微处理电路，以及非对称电力载波通信电路APLC，组成抗强瞬时过电压干扰的APLC电力载波通信三相四线制APLC电表，或采用4个相互独立的单相隔离SPI总线电能计量传感器模块及微处理电路，组成三相四线制带零线电流测量的APLC电表，以及采用3个相互独立的单相隔离SPI总线电能计量传感器模块及微处理电路，组成三相APLC电表。

背景技术

当前国内外已公知的APLC三相四线制带零线电流测量的电表，主要采用单片电计量电路芯片，采集各相电流互感器（CT）次级电压与经电阻分压的线电压，获得测量线电压、相电流，并计算瞬时线电压和相电流有效值(RMS)，有功、无功和视在功率的电表。

特别指出的是：所述的APLC三相四线制带零线电流测量的电表，是区别于单功能采集线电压、相电流，只计算电功率累计电量的电表。由于已公知的APLC三相四线制带零线电流测量的电表，是采用各相电流互感器（CT）及单片电计量电路芯片采集各相的线电压、电流，并隔离各相线之间的高电压，防止高电压损坏单片电计量电路芯片。所以采用电流互感器（CT）进行电气隔离相电压，以及采用零线（N）作为单片电计量电路芯片的参考电位地线，整个电表的电路板是以零线（N）为参照电位，不带相电压（高电压），便于电表电路板在生产过程中校表与维护。

国内外采用电流互感器（CT）三相四线制带零线电流测量的APLC电表主要构建结构，参看附图1。

    国内外三相四线制带零线电流测量的APLC电表，由于采用各相电流互感器（CT）、电压互感器（PT）或电阻分压电路，进行测量各相电流、线电压，造成该电表构建结构方式，无法进行相电流大于50A以上高精度的测量，以及出现抗电磁干扰电流互感器（CT）等问题。 

本发明提出一种单相隔离SPI总线电能计量模块，是一种安全绝缘本体与本体内部具有：抗强瞬时过电压电量输入电路、电计量电路、光隔离SPI总线及接口电路、光隔离外接接口引脚，本体外安装分流器，实现一体化分流器电量采集与计量的传感器模块电路，简称：隔离SPI总线电能计量模块。并通过3-4个单相隔离SPI总线电能计量模块与微处理电路，实现分流器电量采集的三相四线制APLC电表或三相四线制带零线电流测量的APLC电表及三相APLC电表；并可解决电表大电流（可达200A以上）的测量与抗强电磁干扰，提高电能测量精度与可靠性。

发明内容

本发明的一个发明目的是，为了克服现有技术中的三相四线制APLC电表，将各相电能计量电路、微处理电路等集成在一块电路板上，造成电表电路板在生产过程中进行电表调校、检验、维护时，因带有各相、线高电压，使电表在生产、使用过程中的安全性与可靠性无法保障的缺陷，提供一种能进行相电流大于50A以上高精度的测量，且抗电磁干扰能力强的单相隔离SPI总线电能计量模块。

本发明的另一个发明目的是采用1-4个单相隔离SPI总线电能计量模块，构建APLC电表。

实现本发明目的一个技术方案是，单相隔离SPI总线电能计量模块，其特征在于，由抗强瞬时过电压电量输入电路、单相电计量电路、SPI光隔离接口电路和第一稳压电路组成；

所述抗强瞬时过电压电量输入电路中设有分流器Rg、取样电流接入电路、高电压隔离电压互感变压器T和对称性电阻桥RE分压取样电路；所述分流器Rg用于对相线电流取样；所述取样电流接入电路将取样电流进行滤波后输入所述单相电计量电路；所述高电压隔离电压互感变压器T作为相电压或线电压取样的同时，又为所述第一稳压电路提供电源；所述高电压隔离电压互感变压器T的线圈初级通过电阻RW1与RW2、瞬态电压抑制器DW、压敏电阻RW连接到零线N或相线接线引脚，次级线圈有中心抽头连接在信号地（Signal GND），次级线圈两端的交流电压经全波整流后，输出至所述稳压电路输入端；所述高电压隔离电压互感变压器T的次级线圈两端的交流电压，还经电阻R1与R2输入所述对称性电阻桥RE的输入端；

所述对称性电阻桥RE作为取样电压的对称性精密分压器，将取样电压输入到所述电计量芯片； 

所述单相电计量电路为带SPI总线的电计量芯片；

所述SPI光隔离电路是光隔离耦合器，作为SPI通信总线的接口；