導(dǎo)軌表產(chǎn)品開發(fā)之物聯(lián)網(wǎng)計(jì)量選型

為應(yīng)對(duì)氣候變化，我國(guó)提出“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”等莊嚴(yán)的目標(biāo)承諾，而 “十四五”規(guī)劃也將“做好碳達(dá)峰、碳中和”，加快推動(dòng)綠色低碳發(fā)展列入其中。為此在10月10日，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》，將會(huì)同有關(guān)方面加快制修訂覆蓋能效、能耗限額、能源基礎(chǔ)和管理等方面的節(jié)能低碳標(biāo)準(zhǔn)，做好節(jié)能降碳工作、助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和。

導(dǎo)軌式安裝電表采用模數(shù)化設(shè)計(jì)，具有體積小，易安裝，易組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)終端電能計(jì)量，因此導(dǎo)軌式電表在“碳達(dá)峰、碳中和” 能耗監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。導(dǎo)軌式電表的優(yōu)勢(shì)顯而易見，但針對(duì)導(dǎo)軌式電表的設(shè)計(jì)，尤其是三相導(dǎo)軌電表的設(shè)計(jì)，卻總使各大表廠有著豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師犯難。其中，最大的難點(diǎn)在于導(dǎo)軌式三相表的功能與普通三相表相比功能和性能并不降低，但整體尺寸卻比普通電表小的多。如圖1國(guó)家電網(wǎng)三相導(dǎo)軌式電表和圖2普通電表的對(duì)比，就可以看出導(dǎo)軌式三相表要比普通三相表外形尺寸小的多。

圖1 國(guó)家電網(wǎng)三相導(dǎo)軌式電表外形尺寸

圖2 國(guó)家電網(wǎng)普通電表外形尺寸

外形尺寸的壓縮，帶來的必然是緊湊的設(shè)計(jì);緊湊的設(shè)計(jì)，就必須要求每一個(gè)元件都為其量身打造，盡減冗余。上海貝嶺股份有限公司，作為計(jì)量芯片的專業(yè)提供商，本著以專業(yè)打造精品的理念，針對(duì)三相導(dǎo)軌式電表，創(chuàng)新地提出了全功能、小尺寸的三相計(jì)量芯片BL6552，通過下圖可以看出，BL6552采用QFN 7×7封裝與其它廠家三相計(jì)量芯片LQFP 12×12相比，實(shí)際布板面積僅為其它廠家芯片布板面積的1/4，更為適合空間狹小的導(dǎo)軌電表使用。

圖3 BL6552和其它廠家三相計(jì)量芯片尺寸對(duì)比

BL6552雖然尺寸被壓縮，但其功能卻并未“縮水”，其系統(tǒng)框圖如圖4所示。其內(nèi)部集成了七路高精度Σ-Δ ADC、參考電壓電路、溫度傳感器等模擬電路模塊，以及處理功率、有效值、能量、溫度等電參數(shù)的數(shù)字信號(hào)處理電路。可用于測(cè)量三相分相及合相的總(基波和諧波)有功功率及能量、無功功率及能量、視在功率及能量;以及基波有功功率及能量、無功功率及能量;以及各相電流、電壓有效值、功率因子等參數(shù);具有電流失流監(jiān)測(cè)、電流電壓峰值檢測(cè)、過零檢測(cè)等電能質(zhì)量管理;能夠給出實(shí)時(shí)波形。

此外，BL6552集成SPI和UART接口，方便與外部MCU之間進(jìn)行計(jì)量參數(shù)以及校表參數(shù)的傳遞。BL6552內(nèi)部采用數(shù)據(jù)流計(jì)算方式處理各種信號(hào)，在外部干擾情況下，有很好的可靠性，內(nèi)部電源電壓監(jiān)測(cè)電路可以保證加電和斷電過程中正常工作。

圖4 BL6552的系統(tǒng)框圖

BL6552還具備如下特點(diǎn)：

?高精度， 8000：1的輸入動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)有功電能測(cè)量功率非線性誤差小于<0.1%

?高穩(wěn)定性，8000：1的輸入動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)無功電能測(cè)量非線性誤差輸出脈沖信號(hào)跳動(dòng)<0.020.1%@Ib

?提供零線電流輸入采樣測(cè)量

?給出提供分相以及總(基波和諧波)有功、無功、視在功率(24bit，支持兩種計(jì)算方式);以及基波有功、無功功率(24bit)

?給出提供分相電壓、電流有效值(24bit)，檢測(cè)范圍3000：1內(nèi)相對(duì)誤差小于0.1%

?給出提供分相電壓、電流以及零線電流的波形采樣數(shù)據(jù)(24bit)

?給出提供總(基波和諧波)有功、無功、視在能量(24bit)

?給出提供總(基波和諧波)有功、無功線周期能量

?給出提供總(基波和諧波)正向有功能量和負(fù)向有功能量

?給出提供合相以及四象限無功能量

?提供給出每周波300點(diǎn)實(shí)時(shí)波形

?提供分相、合相給出功率因子

?具有快速有效值輸出

?提供給出電壓電流相角測(cè)量

?具有有功電能和無功電能的快速脈沖輸出

?具有電壓失壓和斷相檢測(cè)功能

?具有電流失流檢測(cè)功能

?具有電流電壓峰值檢測(cè)、過零檢測(cè)功能

?具有電壓線頻率檢測(cè)功能

?可編程防潛動(dòng)閥值設(shè)置

?可編程調(diào)整脈沖輸出的頻率

?可編程有功、無功、視在功率誤差及增益調(diào)整

?可編程輸入有功相位補(bǔ)償

?可按照需要給出中斷請(qǐng)求信號(hào)，方便與外部MCU的控制

?單電源3.3V

?QFN36封裝

結(jié)論：貝嶺BL6552三相計(jì)量，因封裝小巧，計(jì)量精確，功能完備，尤其適合在導(dǎo)軌電表中的使用。