工業(yè)電源怎么測量?有什么解決方案?
目前,工業(yè)市場呈現(xiàn)出更高電能利用率的趨勢,這就要求不斷改進(jìn)對電源系統(tǒng)的監(jiān)控。對電源的適當(dāng)管理與分配對工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能與總體電源利用情況非常重要。在制定決策和確保適當(dāng)保護(hù)輸電網(wǎng)與最終用戶時,準(zhǔn)確、實時的測量尤為重要。
對所生成的極高電壓必須進(jìn)行隔離和衰減,以便與低電壓測量及相應(yīng)控制系統(tǒng)的輸入容量相匹配。通過電源變壓器進(jìn)行第一級高電壓隔離。例如,來自發(fā)電站的220 kV電壓可轉(zhuǎn)換成只有220V的較低電平。由于這一電壓對于模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)還是太大,因此需要進(jìn)一步三相隔離。下一步是將220V的電壓轉(zhuǎn)換成可測量的±10V信號,以提供必需的控制與保護(hù)電路。負(fù)載電流測量也需要相同的隔離、測量、控制與保護(hù);通過高壓變壓器可以重復(fù)上述操作,以降低電壓。
盡管輸入頻率相對較低,但每次測量的時序非常重要,必須對多個通道同時進(jìn)行測量。
電壓與電流測量較常見的解決方案之一就是使用高壓組件。來自變壓器或變流器的信號經(jīng)濾波后可通過運算放大器加以緩沖,變壓器與運算放大器之間必須有一個電阻、電容(RC)濾波器,用以限制電壓尖峰與輸入電流。
另一個解決方案是利用低壓組件進(jìn)行電源測量。在這一特定的情況下,組件都是使用低成本的5 V單電源進(jìn)行模擬測量。
第三種可選解決方案是使用ΔΣ ADC來轉(zhuǎn)換輸入信號。使用ΔΣ ADC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測量的主要優(yōu)勢之一是使用數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器不僅能夠濾除轉(zhuǎn)換器的量化噪聲,還能以固有的方式對此類應(yīng)用中存在的較大噪聲定形,并將其排除在信號頻帶之外。
當(dāng)系統(tǒng)電源監(jiān)視設(shè)備的設(shè)計存在非常高的電壓時,可以使用現(xiàn)有的組件來創(chuàng)建簡單、高性能、低成本電壓與電流測量解決方案。還有兩種簡單易用的方法:具有附加對被測信號模擬濾波功能的SAR轉(zhuǎn)換器以及具有固有數(shù)字濾波器的ΔΣ轉(zhuǎn)換器,均可提供高性能測量。