에너지 미터의 작동 설계 원리에 따르면, 기본적으로 전력 모듈, 표시 모듈, 저장 모듈, 샘플링 모듈, 계량 모듈, 통신 모듈, 제어 모듈, MCU 처리 모듈의 8개 모듈로 나눌 수 있습니다. 각 모듈은 MCU 처리 모듈을 통해 통합 및 조정되어 전체를 구성하며, 각자의 역할을 수행합니다.
1. 에너지 미터의 전원 모듈
전력계의 전원 모듈은 전력계의 정상 작동을 위한 에너지 중심입니다. 전원 모듈의 주요 기능은 220V의 고전압 교류를 12V/5V/3.3V의 저전압 직류로 변환하여 전력계의 다른 모듈에 사용되는 칩과 장치에 작동 전원을 공급하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 전원 모듈에는 변압기, 저항-용량 강압기, 스위칭 전원 공급 장치의 세 가지 유형이 있습니다.
변압기 방식: 220V 교류 전원을 변압기를 통해 12V 교류로 변환하고, 정류, 전압 강하 및 전압 조정을 통해 필요한 전압 범위를 얻습니다. 저전력, 고안정성, 전자기 간섭에 취약합니다.
저항-용량 강압 전원 공급 장치는 특정 주파수의 교류 신호에서 커패시터가 생성하는 용량성 리액턴스를 이용하여 최대 동작 전류를 제한하는 회로입니다. 소형화, 저비용, 저전력 소모라는 장점을 가지고 있지만, 전력 소비는 높습니다.
스위칭 전원 공급 장치는 트랜지스터, MOS 트랜지스터, 가변 사이리스터 등의 전력 전자 스위칭 소자를 통해 제어 회로를 거쳐 주기적으로 스위칭 소자를 "켜짐"과 "꺼짐" 상태로 만들어 입력 전압을 펄스 변조합니다. 이를 통해 전압 변환 및 출력 전압 조정, 자동 전압 조절 기능을 구현합니다. 저전력 소비, 소형화, 넓은 전압 범위 등의 장점이 있지만, 고주파 간섭에 취약하고 가격이 높은 것이 특징입니다.
에너지 미터의 개발 및 설계 시에는 제품 기능 요구사항, 케이스 크기, 비용 관리 요구사항, 국가 및 지역 정책 요구사항 등을 고려하여 어떤 유형의 전력 공급 방식을 사용할지 결정해야 합니다.
2. 에너지 미터 표시 모듈
에너지 미터 표시 모듈은 주로 전력 소비량을 읽는 데 사용되며, 디지털 튜브, 카운터, 일반형 등 다양한 표시 방식이 있습니다.LCD도트 매트릭스 LCD, 터치 LCD 등 디지털 전광판과 계수기 두 가지 표시 방식은 전력 소비량만 표시할 수 있습니다. 스마트 그리드가 발전함에 따라 점점 더 많은 유형의 전력량계가 전력 데이터를 표시해야 하는데, 디지털 전광판과 계수기만으로는 지능형 전력 시스템의 요구 사항을 충족할 수 없습니다. LCD는 현재 에너지 계량기의 주류 표시 방식이며, 표시 내용의 복잡성에 따라 개발 및 설계 단계에서 다양한 유형의 LCD가 선택됩니다.
3. 에너지 미터 저장 모듈
에너지 미터 저장 모듈은 미터 매개변수, 전력량 및 이력 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 메모리 장치로는 EEP 칩, 강유전체, 플래시 칩이 있으며, 이 세 가지 메모리 칩은 에너지 미터에서 각각 다른 용도로 사용됩니다. 플래시는 임시 데이터, 부하 곡선 데이터 및 소프트웨어 업그레이드 패키지를 저장하는 플래시 메모리의 한 형태입니다.
EEPROM은 라이브 이레이즈 가능 프로그래밍 가능 읽기 전용 메모리로, 사용자가 기기 자체 또는 전용 장치를 통해 저장된 정보를 지우고 다시 프로그래밍할 수 있어 데이터 수정 및 업데이트가 빈번하게 필요한 시나리오에 유용합니다. EEPROM은 100만 회까지 저장 가능하며, 에너지 미터에서 전력량과 같은 전력 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 저장 횟수가 100만 회에 달하여 에너지 미터의 전체 수명 주기 동안 필요한 저장 시간을 충족하며, 가격 또한 저렴합니다.
강유전체 칩은 강유전체 소재의 특성을 이용하여 고속, 저전력, 고신뢰성 데이터 저장 및 논리 연산을 구현하며, 저장 횟수는 10억 회에 달합니다. 전원 공급이 중단되어도 데이터가 손실되지 않으므로, 강유전체 칩은 높은 저장 밀도, 빠른 속도, 낮은 에너지 소비라는 장점을 제공합니다. 강유전체 칩은 주로 에너지 계량기 등에 전력 및 기타 전력 관련 데이터를 저장하는 데 사용되며, 가격이 높은 편이라 고주파 데이터 저장이 요구되는 제품에만 사용됩니다.
4. 에너지 미터 샘플링 모듈
전력량계의 샘플링 모듈은 전력량계의 측정을 용이하게 하기 위해 큰 전류 신호와 큰 전압 신호를 작은 전류 신호와 작은 전압 신호로 변환하는 역할을 합니다. 일반적으로 사용되는 전류 샘플링 장치는 다음과 같습니다.분로, 전류 변압기로슈 코일 등의 경우, 전압 샘플링은 일반적으로 고정밀 저항 부분 전압 샘플링 방식을 채택합니다.
5. 에너지 미터 측정 모듈
계량 모듈의 주요 기능은 아날로그 전류 및 전압을 측정하고 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 것입니다. 이 모듈은 단상 측정 모듈과 삼상 측정 모듈로 나눌 수 있습니다.
6. 에너지 미터 통신 모듈
에너지 미터 통신 모듈은 데이터 전송 및 데이터 상호 작용의 기반이며, 스마트 그리드 데이터, 지능화, 정밀 과학적 관리의 토대이자 사물 인터넷(IoT) 발전을 통한 인간-컴퓨터 상호 작용의 기반입니다. 과거에는 적외선, RS485 통신이 주요 통신 방식이었지만, 통신 기술 및 사물 인터넷 기술의 발전과 함께 에너지 미터 통신 방식의 선택 폭이 PLC, RF, RS485, LoRa, Zigbee, GPRS, NB-IoT 등으로 확대되었습니다. 각기 다른 적용 시나리오와 각 통신 방식의 장단점을 고려하여 시장 수요에 적합한 통신 방식을 선택해야 합니다.
7. 전력량계 제어 모듈
전력량계 제어 모듈은 전력 부하를 효과적으로 제어하고 관리할 수 있습니다. 일반적으로 전력량계 내부에 자기 유지 계전기를 설치하여 전력 데이터, 제어 방식 및 실시간 명령을 통해 전력 부하를 관리하고 제어합니다. 전력량계의 일반적인 기능으로는 과전류 및 과부하 차단 계전기를 통해 부하 제어 및 선로 보호 기능을 구현하고, 시간 제어 기능을 통해 설정된 시간에 맞춰 전원을 켜고 끄는 기능을 제공하며, 선불 요금제에서는 잔액 부족 시 계전기를 차단하고, 실시간 명령 전송을 통해 원격 제어 기능을 구현하는 것 등이 있습니다.
8. 에너지 미터 MCU 처리 모듈
전력량계의 MCU 처리 모듈은 전력량계의 두뇌 역할을 하며, 각종 데이터를 계산하고, 각종 명령어를 변환 및 실행하며, 각 모듈을 조율하여 기능을 구현합니다.
에너지 미터는 전자 기술, 전력 기술, 전력 측정 기술, 통신 기술, 표시 기술, 저장 기술 등 여러 분야가 통합된 복잡한 전자 계량 제품입니다. 안정적이고 신뢰할 수 있으며 정확한 전력량계를 구현하기 위해서는 각 기능 모듈과 전자 기술을 통합하여 완전한 전체를 구성해야 합니다.
게시 시간: 2024년 5월 28일