三相功率隔离传感器工作原理简介

分类：解决方案日期：2009-06-20 08:54:47 来源：厂商

一、概述

本系列产品采用电磁隔离原理、微计算机技术、DSP技术和专用厚膜集成电路，对电网上的有功功率进行实时测量，将其变换为标准的直流电压输出(V_Z)或0～20mA直流电流(I_Z)输出。传感器输出可以直接与各型A/D配接，构成数据集中采集系统，也可以与传统的模拟式、数字式指示仪表配接，显示被测量之值。

与传统电测器具相比，本系列产品具有体积小、精度高、动态性能好、抗干扰能力强等优点。

二、产品特点

1. 体积小、重量轻、精度高、功耗低，线性范围宽；

2. 采用DSP技术和专业计算软件，高速处理采样数据，保证输出数据的实时性。

3. 自带看门狗，抗干扰能力强。

4. 电压输入电路、电流输入电路与输出电路3方隔离，输出信号可以共地。

5. 输出形式多样，满足各种使用要求；

6. 既有用于单相电路的产品，也有用于3相电路的产品；

7. 温度范围宽，提供商业级、工业级产品，部分型号提供军用级产品；

8. 结构形式多样，端子接线方式，DIN卡式安装，现场使用方便。

三、主要技术指标

1. 准确度等级：0.5；

2. 线性范围: 电压输入：（20～120）%标称输入值；

电流输入：（1～120）%标称输入值；

功率因数： 0.1(滞后)～1～0.1(超前)；

3. 响应时间: ≤300mS；

4 负载能力: 电压输出型≥5mA，

电流输出型≥6V；

5. 辅助电源: +12V/+24V；

6. 静态电流: ≤35mA；

7. 隔离电压: ≥2500V DC；

8. 输入过载能力: 2倍标称输入电压，持续1ｓ，间隔10ｓ，重复10次不击穿；

10倍标称输入电流，持续1ｓ，间隔300ｓ，重复5次不击穿；

9. 环境温度：商业级：0℃～+50℃，

工业级：-25℃～+70℃；

10. 额定输入: 电流输入：1A～5A，50Hz；

电压输入：100V～500V，50Hz；

11. 输出标称值：

直流电压输出：0～5V，0～10V，2.5V±2.5V；

直流电流输出：0～20mA，4mA～20mA，12mA±8mA。

四工作原理

传感器主要由三相隔离采样电路、A/D转换器、单片机、DSP器件、D/A转换器、定标放大器和专用厚膜集成V/I转换器组成。

三相交流输入信号经三相隔离采样电路后，形成三相电流、三相电压信号的共地跟踪电压信号，在单片机控制下由A/D转换器对其进行多点同步采样，采样得到的数据由DSP器件按电工原理计算出被测信号的三相有功功率（数字量），再经D/A转换器把代表三相功率的数字信号转换为模拟量，由定标放大器放大、定标后，形成直流电压输出V_Z；V_Z输出经专用厚膜集成V/I变换器后形成0～20mA或4～20mA直流电流输出I_Z。

本系列产品的关键是计算机软件和运行速度。为了保证功率测量的真实性，必须保证各路电压、电流信号同时被采样；为了保证功率测量的准确性，必须保证在一个正弦波时间间隔内采样点数足够多（一般来说采样点数应大于20）。采样点数多、数据量大，就对计算速度提出了高的要求，必须保证计算程序在一个正弦波周期内完成全部运算。

在计算机软件控制下，传感器可以直接输出测得的功率数据，

三相三线电路：P＝UAB×IA×COSφ＋UBC×IB×COSφ

三相四线电路：P＝UA×IA×COSφ＋UB×IB×COSφ＋UC×IC×COSφ

这时输出信号是带方向的，比如WBP311P71 2.5V±2.5V直流电压输出的传感器。当功率输入为0时，传感器功率输出值为2.5V；当三相电流正向流动时，传感器功率输出值从2.5V基础上增加，输入达额定值时，功率输出值为5V；当三相电流反向流动时，功率输出值从2.5V基础上减少，输入达额定值时，功率输出值为0V。

在计算机软件控制下，传感器可以输出测得的功率数据的绝对值，

三相三线电路：P＝│UAB×IA×COSφ＋UBC×IB×COSφ│

三相四线电路：P＝│UA×IA×COSφ＋UB×IB×COSφ＋UC×IC×COSφ│

这时输出信号是不带方向的，比如WBP312P71 0～5V直流电压输出的传感器。当功率输入为0时，传感器功率输出值为0V；当三相电流同时改变方向时，传感器的功率输出值保持不变。

厚膜集成V/I转换器是我公司配套开发的专用器件，它把直流电压信号变换为0～20mA直流电流输出。配加高稳定的偏置电路后，可以形成4mA～20mA输出。

五传感器的安装与接口

本系列产品均采用便于现场使用的端子接线、卡装方式（P型结构）。三相电流均采用穿心输入方式，三相电压均采用接线输入方式。当被测电流大于30A时，采用外置互感器配合测量。