SL-STPM-3PHISO

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シャント電流センサ機能を搭載した3相AC電力メータ

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ソリューション概要

電気回路の電流および電圧を測定するために設計されたエネルギー・メータは、住宅や工場、オフィスなどの電力消費(1時間あたりのキロワット)をモニタリングするための便利なツールです。

省エネルギーで環境に配慮した取り組みや規制の増加に伴い、スマート・メータの需要も増加しています。

完全なシャント電流センサによる3相メータ設計

このソリューションは、各相および累積の有効広帯域電力、有効固有電力、無効電力、皮相電力、エネルギー・データなどのフル・セットの計測パラメータを提供します。各電圧および電流信号のRMSおよびオプションで歪み(THD)の計算を実行します。また、各相のDC測定、ライン周期、位相シフト、相電圧遅延も実行します。

STM32F4マイクロコントローラ(マイコン)の6つのΣΔ型モジュレータ用デジタル・フィルタ(DFSDM)を活用して、すべての電圧と電流のSDビットストリームをリアルタイムに並行処理し、電力とエネルギー測定用の各信号の帯域幅2.5kHzと高度なタイミング分解能を保証します。また、STM32F4マイコンは、6000Vインパルス耐電圧(VIOTM)および1200Vの最大繰り返し絶縁電圧(VIORM)を保証するデュアル・チャネル・デジタル・アイソレータSTISO621Wによる絶縁用の2本の線のみを使用して、STPMS2のモジュレータと接続可能です。

ソリューションの仕組み

Arm® Cortex®-M4 32bitコアをベースにした高性能マイコンSTM32F4は、専用DFSDMを設定することで同期されたクロックを3つのSTPMS2に分配します。

24bitの二次ΣΔ型モジュレータをデュアル・チャネル搭載した低コストのスマート・メータリング・アナログ・フロントエンドIC「STPMS2」は、分圧器とシャント電流センサを通じて各相の回路の電圧と電流をそれぞれ測定します。モジュレータは、STM32F4の4MHzクロックを使用して信号をオーバーサンプリングし、電圧と電流のΣΔ型ビットストリームを単一のピンに多重化して出力します。低ノイズかつ低オフセットのプログラム可能なチョッパスタビライズド・アンプにより、STPMS2は幅広い信号の高精度な変換を実現します。高精度モードでも消費電力はきわめて低く(4MHzの動作時で4mA)、低消費電力モードではさらに消費電力を低減することができます(1MHzの動作時で1.2mA)。

STM32F4のDFSDMは電圧と電流を逆多重化し、専用のフィルタを使用して量子化ノイズを除去し、「低速」の24bitデジタル信号を供給します。

変換された電圧と電流の信号から、STM32F4の内蔵デジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)と浮動小数点ユニット(FPU)が全計測データを200µsごとにリアルタイムで計算します。また、その他の計測アプリケーションのための余地も残します。

過酷な環境に適したシュミット・トリガ入力型のデュアル・チャネル・デジタル・アイソレータSTISO621Wは、ノイズに対する堅牢性とハイスピードの入出力スイッチング時間を実現します。このソリューションでは、3つのSTISO621Wを使用して、STPMS2、STM32F4間のクロック信号およびデータ信号を安全かつ高速のドメイン間データ転送(最大100Mbit/s)で効率的に絶縁します。また、長期の耐用期間を実現するとともに、障害時にも絶縁の完全性を維持します。

  • 搭載製品の特徴

    STPMS2: スマート・センサ

    - CT、シャントおよびロゴスキー・コイル・センサに最適

    - 低ノイズかつ低オフセットのプログラム可能なチョッパスタビライズド電流アンプ

    - 高精度電圧基準

    - プログラム可能な温度補正曲線

    - 1:5000のレンジで0.1%の確度

    - 低消費電力

    デュアル・チャネル・デジタル・アイソレータSTISO621W

    - 高いノイズ耐性

    - パルスの歪み: 3ns未満

    - データレート: 最大100Mbps

    - インパルス耐電圧(VIOTM): 6000V

    - 最大繰り返し絶縁電圧(VIORM): 1200V

    - 長期の耐用期間

    - 信頼性の高いデータ転送

    高性能マイコンSTM32F413RH

    - 革新的なBatch Acquisition Mode(BAM)によりデータ・バッチ処理時の消費電力を大幅に低減

    - 内蔵メモリ保護ユニット(MPU)がアプリケーションのセキュリティを強化

    - 内蔵DSPおよびFPUが200µsごとにリアルタイムで全計測データを計算

  • All Features

    定格電力

    • パワー段電源電圧: 80V RMS~350V RMS
    • 最大負荷電流: 86A RMS

     

    ソリューションの特徴

    • 6チャネルのV-Iデシメートされたサンプル(200µs)
    • 帯域幅: 2.5kHz
    • 選択可能なDC測定用のハイ・パス・フィルタ
    • 各相のライン周期と位相シフトの測定
    • 相電圧の遅延
    • 各V-I信号のRMSおよびTHD(オプション)の計算
    • 単相有効広帯域電力、有効固有電力、無効電力 / エネルギーを計算
    • 単相皮相電力、RMS電力 / エネルギーを計算
    • 3相有効広帯域電力、有効固有電力、無効電力 / エネルギーを計算
    • 3相皮相電力、RMS電力 / エネルギーを計算
    • 完全なキャリブレーション(DC測定の振幅 / パワー・オフセット / サンプル・オフセット)
    • パルス出力用の設定可能なLED x2