意法半導(dǎo)體發(fā)布模塊化智能電表解決方案

隨著全球家用和商用智能電表裝機(jī)數(shù)量激增，意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics，簡(jiǎn)稱ST）推出新款電能表芯片組，為電能表行業(yè)研制下一代智能電表提供最精確、最具成本效益的解決方案。

傳統(tǒng)感應(yīng)式電度表容易磨損，防盜電能力差，功能十分有限；智能電表又稱電子電能表，與傳統(tǒng)電能表不同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)活動(dòng)部件，支持先進(jìn)的盜電偵測(cè)和雙向通信，有助于改進(jìn)電網(wǎng)管理和電費(fèi)收繳。此外，智能電表可實(shí)現(xiàn)供電公司遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，用戶可查看并直接管理用電信息。美國(guó)市場(chǎng)在2009年售出約800萬(wàn)臺(tái)智能電表，預(yù)計(jì)亞洲在2014年底前成為全球最大的智能電表市場(chǎng)，意大利、法國(guó)和西班牙三國(guó)的智能電網(wǎng)項(xiàng)目將使歐洲智能電表裝機(jī)量在2015年底前超過(guò)1億臺(tái)。

意法半導(dǎo)體部門(mén)副總裁兼工業(yè)和功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品部工業(yè)事業(yè)組總經(jīng)理Pietro Menniti表示：“我們相信這款新的芯片組是智能電表芯片研發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要里程碑，將有助于加強(qiáng)意法半導(dǎo)體在智能電表芯片市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。新產(chǎn)品STPMC1和STPMS1/S2支持新的模塊化智能電表解決方案，為電表廠商研制先進(jìn)的工業(yè)用多相智能電表提供更高的計(jì)量精度和更低的成本。”

智能電網(wǎng)和電力線通信

智能電表是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)概念所需的關(guān)鍵技術(shù)之一。智能電網(wǎng)被廣泛用于描述具有監(jiān)測(cè)、分析、控制和通信功能的下一代智能數(shù)字電力網(wǎng)。智能電網(wǎng)可提高電能的可靠性和能效，降低控制成本，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量。智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)宗旨是幫助全世界迎接21世紀(jì)的能源挑戰(zhàn)，例如，降低能耗，管理再生能源發(fā)電入網(wǎng)，處理不斷普及的混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。

除智能電表外，電力線通信（PLC）是實(shí)現(xiàn)這種可靠的智能電網(wǎng)的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。意法半導(dǎo)體的PLC芯片，以及先進(jìn)的計(jì)量芯片（又稱測(cè)量芯片），已被全球很多國(guó)家級(jí)智能電表基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目廣泛使用。

模塊化電表中的調(diào)制與計(jì)量功能

智能電表有兩大功能模塊：對(duì)檢測(cè)到的電流電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的高精度調(diào)制器和計(jì)算用電量的專用功率計(jì)量處理器。在今后幾年，智能電能計(jì)量功能還會(huì)被廣泛用于家電、空調(diào)和電源系統(tǒng)。單相電表芯片，如意法半導(dǎo)體現(xiàn)有的解決方案 STPM01、STPM10和STPM11/12/13/14在一個(gè)芯片內(nèi)集成了這兩大功能。

但是，在工業(yè)用三相或多相智能電表中，把電流/電壓檢測(cè)與計(jì)量電路分離的模塊化設(shè)計(jì)方法可提高電表的精確度和經(jīng)濟(jì)性。感應(yīng)電路內(nèi)的調(diào)制器芯片可以安裝在距離計(jì)量換能器較近的位置，以降低噪聲對(duì)電路的干擾。此外，同一設(shè)計(jì)可以在各種電表產(chǎn)品中反復(fù)使用，無(wú)需重新設(shè)計(jì)功率計(jì)量部分，只要增加所需數(shù)量的調(diào)制器即可，從而使成本效益大幅提升。

全新STPMC1和STPMS1/S2多相計(jì)量芯片組

意法半導(dǎo)體的新產(chǎn)品STPMC1和STPMS1/S2創(chuàng)造了業(yè)界最具成本效益的模塊化智能電表芯片組，支持IEC和ANSI兩大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的0.2級(jí)精度50-60Hz 交流電度表標(biāo)準(zhǔn)。 STMPC1計(jì)量芯片共有5個(gè)輸入通道，其中三個(gè)通道用于接收三相調(diào)制器送來(lái)的數(shù)字測(cè)量數(shù)據(jù)，第4個(gè)通道可用于連接防盜電傳感器或溫度傳感器，第5條通道接收霍爾傳感器的磁場(chǎng)信號(hào)。該產(chǎn)品的配置和校準(zhǔn)支持所有的國(guó)際配電標(biāo)準(zhǔn)。

STPMS1和STPMS2是兩路Δ-Σ調(diào)制器，將每相的模擬電流電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送至STPMC1計(jì)量芯片。調(diào)制器可以放在距離電流傳感器最近的位置，以免模擬線路過(guò)長(zhǎng)，捕捉到高噪聲信號(hào)。此外，由于連接線減少，采用分立實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通道的低成本隔離，可以使用三個(gè)分壓電阻替代相當(dāng)昂貴的隔離型傳感器。STPMS1擁有一個(gè)一階調(diào)制器，STPMS2擁有一個(gè)二階調(diào)制器以實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換精度。

產(chǎn)品主要特性：

STPMC1

• 支持Rogowski線圈、變流器、分壓器或霍爾電流傳感器

• 無(wú)紋波電能算法

• 配置和校表用OTP存儲(chǔ)器

• SPI接口

STPMS1/S2

• 雙Δ-Σ調(diào)制器

• 可編程放大器，斬波穩(wěn)定，低噪聲，低偏移電壓

• 精度參考電壓：1.23V和30ppm/°C最大

• 支持IEC和ANSI的0.2級(jí)交流電能表標(biāo)準(zhǔn)