在膜结构充电桩硬件电路设计中,电压信号电路设计在主板上,而电流信号电路由两部分组成,一部分设计布局在单独的一块电路板上,通过电流互感器电路测量电流;另一部分电路则是将电流互感器输出信号通过接插件与主板电流信号电路相连接。
电压信号电路比较简单,220V交流电压经过电阻分压电路、滤波电路,得到信号输出。输出信号输入至电能计量芯片VA引脚。
电流信号电路输入端采用典型的差分输入模式。差分电路有两个输入端子,这两个端子的差值为电路输入信号,电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。使用差分电路的优点是能够良好制约共模制约比。差分电路之所以能够制约共模信号,是因为干扰信号对两个输入信号产生相同的干扰,通过二者之差,干扰信号因为对称被抵消,其输入为零,这就达到了抗共模干扰的目的。
充电桩输入端IA+1、IA-1从电流互感器测量电流的电路板上的输出引脚引出。电流互感器测量电流原理是依据电磁感应原理,将一次绕组的大电流按比例变换成小电流,供给测量仪表和保护装置使用。
在该膜结构充电桩电流信号处理电路中使用的是穿心式电流互感器。穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组、负荷载流导线,即火线穿过由硅钢片卷成的圆形铁心起一次绕组作用,二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上,与测量仪表和保护装置等电流线圈形成闭合回路。由于穿心式电流互感器不设一次绕组,其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定,穿心匝数越多,变比越小;反之,穿心匝数越少变比越大。
在使用电流互感器时须注意,二次侧不允许开路。因为一旦开路,一次侧电流I1整体成为磁化电流,造成铁心过度饱和磁化,发热严重乃至烧毁线圈;同时,磁路过度饱和磁化后,使误差增加。
膜结构充电桩中电流互感器在正常工作时,二次侧近似于短路,若突然使其开路,则励磁电动势由数值很小的值骤变为很大的值,铁芯中的磁通呈现严重饱和的平顶波,因此二次侧绕组将在磁通过零时感应出很高的尖顶波,危及工作人员的安全及互感器的隔缘性能。在充电桩中,电流互感器二次侧接入合适的精度电阻,将电流转换成电压,送至交流充电桩电路主板,再通过交流充电桩主板上的信号电路处理后,将信号传送到电能计量芯片相应的引脚。
