专利名称：三相三线、三相四线兼容式电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型与电能表有关，特别与三相三线、三相四线兼容式电能 表有关。
技术背景国内以往生产的三相电能表，均分为三相三线制和三相四线制两种 类型。这两种类型的电能表的计量方法、接线方式、电压等级均不相同， 因此这两种电能表是分别设计、生产、和使用的。其不足之处是两种类 型的电能表不能兼容，在使用中必须分别购买、分别保管、分别取用， 为应用带来诸多不便。 实用新犁内容-本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种既能用作三相三线 制，也能用作三相四线制的电能表，可为用户在购买、保管、和取用上 带来方便，也方便了电能表生产商的生产和储存管理的三相三线、三相 四线兼容式电能表。本实用新型的目的是这样来实现的本实用新型中三相三线、三相四线兼容式电能表，包括外部接线端子A、 B、 C、 N，与串口连接的微处理器，分别与微处理器连接的显示电 路、存储电路、时钟电路，向整个电能表的电路提供电源的电源电路， 其特征是有通过SPI数据总线与微处理器连接的带通过接线端子将输入 的三相电压信号仏、UB、 Uc、 U、和电流信号lA、 1 、 Ic进行处理的高精度 计量芯片Id的计量电路，微处理器是控制部分的核心器件，它的主要 作用是完成电能表控制软件的运行，并与外部设备和其它器件进行通讯 和数据交换。存储电路是计算数据的存储的地方，显示电路是用于显示 各种数据的人机交互的界面，时钟电路是电表完成电量的复费率计算的 时间来源，高精度计量芯片的作用是将输入的三相电压信号和电流信号 进行处理并按照指定的计算公式(三相三线制和三相四线制两种)计算 出结果(如有功电能、无功电能、电压有效值、电流有效值、有功功率、 无功功率等)。上述的计量电路中通过电流互感器和分压输入电路将三相电流信号和电压信号输入高精度计量芯片Id的l脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚。上述的高精度计量芯片IC,采用型号为ATT7026A或ATT7022A。上述的电源电路中有分别通过二极管D,、 D2、 D3与三相电压输入端 连接的开关电源模块IC3。上述的开关电源模块IG采用型号为ra4D—5. 705T的模块，Bejing Power & heart Electronic Co., Ltd生产输入为60-650V DC、输出为 5. 7V/0. 5A DC的模块。上述的电源电路中有分别与三相电压输入端连接的额定电压范围 达57.7 260V的宽范围变压器T,、 T2、 T3. —端分别与宽范围变压器次 级端连接的二极管D,、 D6的另一端接于高电压转换芯片IC2上。上述的高电压转换芯片IC2采用型号为LM5574或LM5010。三相电能表实现计量时，两种类型的电能表是有一定区别的，主要 有以下三点1、计量方法三相三线制使用两元件法P - . ^ + 4S 人.， 三相四线制使用三元件法尸=&义+ & A + 42、 接线方式三相三线制采用三角形接线方式 三相四线制采用Y形接线方式3、 电压等级三相三线制电压等级为3X100V 三相四线制电压等级为3X57. 7V、 3X220V所以电能表实现三相三线制和三相四线制的转换需要三个方面问 题的解决电量计算方法的转换、输入信号的转换、电源电路宽范围适应。本实用新型电量计算方法的转换电能表在接上交流电后，电能表的微处理器通过串口通信获知用户 设定的电能表类型命令(指三相三线制或三相四线制的类型设定命令)，并通过SPI总线对计量芯片进行设定，计量芯片根据设定的电表类型将 输入的三相电压信号和电流信号进行处理，然后将计算结果传输给微处 理器计算出电量数据，同时微处理器读取时钟芯片的时间，根据时间将 计算出电量数据在存储芯片中分别存放形成复费率电量，最后用户可通 过显示电路的显示界面读取数据或者通过电能表的串口读取数据。 本实用新型输入信号的转换当作三相四线制表时，采用Y形接线方式，即将电表的外部接线端 子A、 B、 C、 N直接与外部输入电压UA、 UB、 Ut、 VN连接，这时内部电路 的电压参考点为VN，那么A、 B、 C点相对于电压参考点的电位就是相电 压仏、Ub、 Ue，而通过A、 B、 C点输入的电流是lA、 IB、 I"当作三相三 线制表时，采用三角形接线方式，即将电表的外部接线端子A、 B、 C与 外部输入电压UA、 Ub、 Ue连接，同时将端子B与VN连接，这时内部电路 的电压参考点为UB，那么A、 C点相对于电压参考点的电位就是线电压 UAli、 Uei,，而通过A、 C点输入的电流还是Ia、 I"这样就实现了输入信号 在两元件法(当作三相三线制表)和三元件法(当作三相四线制表)上 的转换。本实用新型电源电路宽范围适应电源部分电路可以是使用开关电源模块来提供电能表所需的vcc电源，也可使用是使用宽范围变压器和 DC-DC转换芯片组成的电路来提供电能表所需的VCC电源，高电压DC-DC 转换芯片的作用是将变压器次级输出并经整流后的宽范围直流电压转 换为电表电路所需要的5.7V稳定电压以作为电表电路的电源。总之使 用开关电源模块或电压输入范围为57.7V 260V AC的宽范围变压器及 其相关电路，以满足三相三线制和三相四线制对电压等级的不同要求。1) 用户在购买电能表时，可将三相三线制和三相四线制表当作同 一类表统计和购买，价格一样，便于处理。2) 用户在库存管理中勿须区分三相三线制电表和三相四线制电表， 方便管理。3) 用户在领取使用时也勿须区分三相三线制电表和三相四线制电 表，方便使用。4) 生产商在生产时也勿须区分三相三线制电表和三相四线制电表， 方便生产和储存管理。
图i为本实用新型电路原理图。 图2为电源电路原理图。 图3为电源电路另一原理图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型三相三线、三相四线兼容式电能表，包括外部接线端子A、 B、 C、 N，与串口 l连接的微处理器2，分别与微处理器 连接的显示电路3、存储电路4、时钟电路5，向整个电能表的电路提供 电源的电源电路6，通过SPI数据总线与微处理器连接的带通过接线端 子将输入的三相电压信号UA、 UB、 Uc、 U、和电流信号L、 IB、 Ic进行处理 的型号为ATT7026A或ATT7022A的高精度计量芯片Id的计量电路。计 量电路中通过电流互感器和分压输入电路将三相电流信号和电压信号 输入高精度计量芯片的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚。电源电路可采用图2所述的结构。参见图2，电源电路中有分别通 过二极管D,、 D2、 D:,与三相电压输入端连接的型号为PH4D—5.705T的开 关电源模块IC:,。电源电路也可采用图3所示的结构。参见图3，电源电路中有分别 与三相电压输入端连接的额定电压范围达57. 7 260V的宽范围变压器 L、 T2、 TV—端分别与宽范围变压器次级端连接的二极管D4、 D5、 D(;的另 一端接于型号为LM5574或LM5010的高电压转换芯片IG上。
权利要求1、三相三线、三相四线兼容式电能表，包括外部接线端子A、B、C、N，与串口连接的微处理器，分别与微处理器连接的显示电路、存储电路、时钟电路，向整个电能表的电路提供电源的电源电路，其特征在于有通过SPI数据总线与微处理器连接的带通过接线端子将输入的三相电压信号UA、UB、UC、U、和电流信号IA、IB、IC进行处理的高精度计量芯片IC1的计量电路。
2、 如权利要求1所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特 征在于计量电路中通过电流互感器和分压输入电路将三相电流信号和 电压信号输入高精度计量芯片IC,的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚。
3、 如权利要求1或2所述的三相三线、三相四线兼容式电能表， 其特征在于高精度计量芯片ICi采用型号为ATT7026A或ATT7022A。
4、 如权利要求1或2所述的三相三线、三相四线兼容式电能表， 其特征在于电源电路中有分别通过二极管D,、 D2、 D:,与三相电压输入端 连接的开关电源模块IC:,。
5、 如权利要求4所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特 征在于开关电源模块IG采用型号为PH4D—5. 705T的模块。
6、 如权利要求1或2所述的三相三线、三相四线兼容式电能表， 其特征在于电源电路中有分别与三相电压输入端连接的额定电压范围 达57. 7 260V的宽范围变压器T,、 L、 L. 一端分别与宽范围变压器次级端连接的二极管"、Ds、 D6的另一端接于高电压转换芯片上IG。
7、 如权利要求6所述的三相三线、三相四线兼容式电能表，其特 征在于高电压转换芯片IG采用型号为LM5574或LM5010。
专利摘要本实用新型三相三线、三相四线兼容式电能表，包括外部接线端子A、B、C、N，与串口连接的微处理器，分别与微处理器连接的显示电路、存储电路、时钟电路，向整个电能表的电路提供电源的电源电路，其特征是有通过SPI数据总线与微处理器连接的带通过接线端子将输入的三相电压信号U<sub>A</sub>、U<sub>B</sub>、U<sub>C</sub>、U<sub>N</sub>和电流信号I<sub>A</sub>、I<sub>B</sub>、I<sub>C</sub>进行处理的高精度计量芯片IC的计量电路。本实用新型既能用作三相三线制，也能用作三相四线制的电能表，可为用户在购买、保管、和取用上带来方便，也方便了电能表生产商的生产和储存管理。
文档编号G01R11/54GK201043982SQ20072007986
公开日2008年4月2日 申请日期2007年6月11日 优先权日2007年6月11日
发明者冯德智, 柏 林 申请人:四川启明星蜀达电气有限公司