利用分流电阻进行三相电能计量的新型隔离式ADC架构.pdf
时间:09-18 17:05
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简介:
传统三相电表使用电流互感器(CT)检测相电流和零线电流。CT的优势之一是能够在数百伏的电力线与电表地(通常连接到零线)之间提供固有的电隔 离。CT可以实现良好的线性度;通过调整匝数比和负载电阻,可以灵活地测量各种类型的电流。然而,CT用于电表时也有一些缺点。首先,外部直流磁场可能会 使CT的磁芯饱和。现在,非常强大的稀土直流磁体很容易为普通民众所获得并应用于窃电。其次,电源电子设备也能使CT饱和,例如用于分布式太阳能发电的直 连逆变器,它在线路上产生直流电流。制造商可以通过屏蔽和使用直流兼容CT来克服这两种影响,但这会增加成本。有人说,无论是何种CT,都可以找到一个永 磁体来干扰它。第三,CT会引入一个与线电流频率相关的测量相位延迟。如果应用仅关注线电流的基波成分,那么补偿此延迟相对容易。然而,测量谐波成分日益 变得重要,而要补偿基波和所有谐波的总延迟则非常困难。
其它电流传感器在三相电表应用中使用较少,包括罗氏线圈等di/dt 传感器或霍尔效应传感器。虽然这些传感器在某些应用中具有优势,但也存在特殊的困难。例如,罗氏线圈具有出色的线性度,可以检测非常高的电流,但难以制 造,而且难以实现良好的抗扰度,不适合精确的低电流测量。在防窃电方面,罗氏线圈也容易受交流磁场干扰。霍尔效应传感器要求对温度失调进行主动补偿,而且 本身很容易受磁场影响。
分流电阻与三相电能计量
近年来,在成本、磁场抗扰度和尺寸等因素的推动下,分流电阻在单相电表中的使用迅速增加。许多情况下,单相电表以线电压为基准,因而无需额外的隔离。在三相 电表中,必须在各分流电阻与电表内核之间提供一个隔离栅,这是严重的挑战。热量也是一个问题,迫使分流电阻一般只能用于最大电流不超过120 A的电表。
我们先考虑一个三相系统的A相及其负载。假设利用分流电阻来检测相电流(图1)。