[发明专利]直流电能表

说明书

技术领域

本发明属于电能计量技术领域，具体涉及一种直流电能表。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中最为重要的二次能源，发挥着举足轻重的作用。近年来，随着化石资源不断减少、环保理念不断深入，寻找可再生的能源成了当前世界各国的一个重要的课题。光伏发电、风力发电是较理想的可再生能源发电技术，发展速度迅速，其输出通常为直流电能。随着轨道交通、电动汽车普及，直流电也进一步应用到现实生活中。

因此，随着直流电的应用推广，直流电能的计量问题逐渐显现：传统的直流电能表测量动态范围小，小功率时计量准确度不高，而且传统直流电能表不能与直流电网隔离，电能表内部存在电网高压，导致电能表的安全性不高，例如用户通过按键和液晶屏与电能表进行信息交互等操作时不可避免接触电能表按键与外壳等部件，如果电能表内部存在高压，用户存在一定安全风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计量准确、同时能实现与直流电网隔离、安全性高的直流电能表

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

直流电能表，包括：电压采样模块；与所述电压采样模块连接的电压信号隔离模块；与所述电压信号隔离模块连接的模数转换器；与所述模数转换器连接的电流隔离采样模块；与所述模数转换器连接的控制器，所述控制器与按键和显示模块相连；所述电压采样模块将采集的直流电压信号通过所述电压信号隔离模块后传送到所述模数转换器，所述电流隔离采样模块在电气隔离的基础上采集直流电流信号并传送至所述模数转换器，所述模数转换器将电压模拟量数据和电流模拟量数据转换为数字信号后传送至所述控制器。

更具体的，所述电压采样模块由多个分压电阻串联构成，串联分压电阻的电压采样输入端与直流电压信号的正端相连，串联分压电阻的电压采样输出端与电压信号隔离模块的第一电压信号输入端相连，串联分压电阻的电压采样输出端同时经第一电阻接地，所述第一电阻的接地端与直流电压信号的负端相连、且与电压信号隔离模块的第二电压信号输入端相连。

更具体的，所述电压信号隔离模块包括隔离放大电路以及与所述隔离放大电路相连的第一抗混叠滤波电路，其中，隔离放大电路与所述电压采样模块相连，第一抗混叠滤波电路与所述模数转换器相连。

更具体的，所述隔离放大电路为型号是AMC1200的隔离放大器，所述隔离放大器的1脚与隔离电源正极相连，2脚与电压采样模块的正输出端相连，3脚与电压采样模块的负输出端相连，4脚接隔离电源地，5脚接内部电源地，6脚和7脚分别与第一抗混叠滤波电路相连，8脚与内部电源正极相连。

更具体的，所述第一抗混叠滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容第二电阻和第三电阻；其中，所述第二电阻的一端与隔离放大电路的第一放大信号输出端相连、另一端与所述模拟转换器相连且同时经所述第一电容接地；所述第三电阻的一端与隔离放大电路的第二放大信号输出端相连、另一端与所述模拟转换器相连且同时经所述第三电容接地，所述第二电容连接在第二电阻的输出端和第三电阻的输出端之间。

更具体的，所述电流隔离采样模块包括电流传感器、电流采样电阻和第二抗混叠滤波电路；所述电流传感器测量电流线上电流的大小，并输出模拟电流信号，模拟信号经所述电流采样电阻进行信号转换后输出至所述第二抗混叠滤波电路，由所述第二抗混叠滤波电路滤波后输出至所述模数转换器。

更具体的，所述电流传感器采用型号为TEC300C15-T1的电流传感器，电流传感器的1脚连接+12V电源，2脚连接-12V电源，3脚与第二抗混叠滤波电路相连，4脚悬空。

更具体的，所述第二抗混叠滤波电路包括第四电阻、第五电阻、第四电容、第五电容和第六电容，所述电流传感器的一输出端与电流采样电阻相连，电流采样电阻的另一端接地且同时与第五电阻相连，第五电阻的另一端与模数转换器相连且同时经第五电容后接地；所述电流传感器的输出端还经所述第四电阻与模数转换器相连，所述第四电阻的另一端同时经第四电容后接地，所述第六电容连接在第四电阻的输出端和第五电阻的输出端之间。

更具体的，所述模数转换器采用型号为ADS1147的模数转换芯片，模数转换芯片的1脚连接数字电源的正极，2脚、3脚连接数字地，4脚连接复位信号，5脚、6脚悬空，7脚经第七电容接地，8脚接地，9脚、10脚分别与电压信号隔离模块的输出端相连，11脚、12脚分别与电流隔离采样模块的输出端相连，13脚、14脚连接模拟电源，15～20脚与控制器相连，接受控制器的控制以及输出数字信号给控制器。