注釈
この記事では、電気エネルギーの品質（SI PKE）の指標として、固定測定器の電力サブシステムの構造分析を紹介しています。
この原理は、他のさまざまなデバイスや電子デバイスの電源システムの設計にも適しています。
はじめに
静止SI PKEは、電気ネットワークの監視または長期監査用に設計された計器を意味します。 どちらの場合も、メーターは監視ポイントの近くに長期間（1〜3か月以上）設置され、オペレーターが常に管理しています。 原則として、制御はリモートで実行され、データは有線または無線のインターフェイスを介してディスパッチャコンピュータに送信されます。 複数の制御ポイントを保守する必要がある場合、メーターは情報ネットワークに結合されます。 データ（情報）の処理を収集してコンピューター化するこのようなネットワークは、一般に測定システム（SI）と呼ばれます。
このような空間的に分散されたメーターの電源は、無停電電源装置（UPS）から提供されます。UPSは、自律型でメーターの隣に配置することも、制御室にある単一（集中）電源として編成することもできます。
2番目の電源オプションは、RS485、CAN、イーサネットなどの有線インターフェースを使用して実装できます...
スタンドアロンUPSを使用すると、システムの全体的な信頼性が向上しますが、コストが高くなります。 場合によっては、設置された各ソースから複数のメーターに電力が供給される場合、グループUPSを使用して、妥協した電源オプションを実装することができます。
図1は、典型的なシステムUPSの凡例を示しています。 UPSは、安定化機能を備えた三相AC / DCコンバーターです。 ガルバニックバリアがあり、出力は短絡から保護されています。 UPSは、少なくとも1つの相電圧が存在し、設定された制限以下に低下した場合、その機能を保持します。 UPSシステムの信頼性をさらに高めるには、ディスパッチコンピューターとの通信を操作するためのサービスインターフェイス（RS485、RS232、CAN）を装備すると便利です。 これにより、コントローラーはUPSの動作モードを変更したり、緊急事態前の情報（過熱など）を受信したりできます。
図 1.システム電源のシンボル
2.電源サブシステムSI PKEのコンポーネントの選択
[1]には、SI PCEの典型的なブロック図が示されています。 回路の特徴は、最大5つのガルバニック電源ゾーンが存在することです。 各ゾーンには、ガルバニック結合を持たない独自の電圧（または複数の電圧）があります-ゾーンはガルバニックバリアによって分離されているため、各ゾーンの共通ワイヤは異なります。 したがって、SI SCEの電源サブシステムを設計するときは、各ゾーンに1つずつ、複数の電源グループを形成する必要があります。
図2に、電源サブシステムの一般的なブロック図を示します。 使用されている名称：I / O-入力コンバーター、IWP-二次コンバーター、LDO-電圧降下が小さい「入出力」の線形安定器。
構造には4つのガルバニックゾーンがあります。 1つのゾーンに属する電圧には明確な指定があります。たとえば、ゾーンNo. 4の電圧はU1.4、U2.4、U3.4、U4.4のように示されます。
この構造には、ガルバニックバリアの存在を考慮に入れた、最も完全なコンバータのセットが含まれています。 ガルバニックゾーン。 ゾーン1-入力電源電圧のゾーン、ゾーン2-メイン電子回路のゾーン、ゾーン3-インターフェース信号のゾーン、ゾーン4-入力測定回路（コンバーター）のゾーン。
構造は、設計されたSI PCEの目的によって異なる場合があります。 特に、シンプルなポータブルメーターは、1つのガルバニックゾーンのみを持つことができます。 最も洗練されたメーターには、入力測定回路用の複数のガルバニックゾーンを含めることができます。
図 2.電源サブシステムSI PKEの典型的な構造
2.1。 電力サブシステムの構造的実装の例
一次DC電源とAC電源を備えた電源サブシステムの構造的な実装例を検討してください。
直流電源を備えた構造。
図 図3は、不安定な出力電圧（U1.1）を持つ一次電源からの電力構造を示しています。
規則に従ってスキームを読みます。
ダウンストリーム入力コンバーター（G1）には、入力電圧と変換されたU1.2の間にガルバニックバリアがあります。 入力コンバーターのプロパティ：-コンバーターは安定化機能（++記号）を備えており、たとえば（36 ... 72）Vのような広範囲（±2：1記号）の電圧供給が可能です。 -出力には短絡保護機能があります（出力のx記号）。
U1.2のノイズ成分を低減するために、G1の出力にLDOコンバーター（G3）がインストールされています。 通常、このような電源電圧の改善にはアナログ測定回路が必要です。 ノイズの影響を受けにくいデジタル回路は、電圧U1.2から直接給電できます。これは、常に考慮に入れる必要がありますが、安定化されたU2.2よりもわずかに高くなっています。
U1.2の2番目の負荷はG2コンバーターです。 外部インターフェイスドライバーに電力を供給するように設計されています。 コンバーターにはガルバニックバリアがあり、その出力は不安定です。
簡単にするために、ガルバニックゾーン4（図2）は示していません。
図 3.不安定な電圧源からの電力構造。 インターフェイスドライバーコンバーターには、ガルバニックバリアがあります
図に示す回路 4は同じ目的を持ち、インターフェイスドライバーの電源の実装が異なります。 インターフェイスドライバーに電力を供給するために、安定化機能を備えた降圧コンバーターが使用されますが、G2とは異なり、ガルバニックバリアはありません。
図 4.不安定な電圧源からの電力構造。
インターフェイスドライバーコンバーターにはガルバニックバリアがありません
比較してください。 最初のスキーム（図3）は、より信頼性の高い（テスト済み）構造に基づいています。 UGRを備えた比較的高価なコンバーター（モジュール）があります。 2番目のスキーム（図4）はより魅力的です。 UGR（マイクロサーキット）のないインターフェース電力変換器を使用している-明らかに安価。 テストされていないため、広い入力範囲のコンバータを使用する必要があります。
AC電源を備えた構造。
多くの動作状況では、原則として高電圧の直流または交流の特別な冗長電源ネットワークからSI PCEに電力を供給することができます。 この場合の電源サブシステムのブロック図には、入力電力変換器としてAC-DCコンバーターが含まれる場合があります。 多くの場合、このようなコンバータを使用すると、入力に定電圧を印加できます。 図 図5は、冗長電源ネットワークの電源構造を示しています。 コンバータの入力に整流器が取り付けられ、その後、ガルバニックバリアを備えた降圧コンバータの入力に電圧が印加されます。
この同じ回路では、場合によっては、測定された相電圧から電力を実行できることに注意してください。 このため、コンバータの入力電圧範囲は、入力電圧が実際の状態にあるときにメーターの電力が中断されないように十分に広くする必要があります（研究に興味があります）。
図 5.冗長ACネットワークの電源構造
2.2。 電源コンポーネントのメーカー。
電力コンポーネントの市場には、3から4のメーカーが数十社あります。 以下の企業が最もよく代表されています。
コンバーターモジュールの製造元：Aimtec、Recom、PEAK、Traco、Rohm、Mean Weel、Murata PS、Chinfa Electronics、Fabrimex、XP、Mornsun、Irbisなど[2-5]
コンバーターチップメーカー：Analog Devices、Texas Instruments、Linear Technology、Microchip、Maxim、Exar、On Semiconductorなど[6-10]