JAJU978 February   2025 AMC131M03 , MSPM0G1507

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
    2. 1.2 最終製品
    3. 1.3 電気メーター
    4. 1.4 電力品質メータ、電力品質アナライザ
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 電圧測定のアナログ フロント エンド
      2. 2.2.2 電流測定のアナログ フロント エンド
      3. 2.2.3 XDS110 エミュレータ
      4. 2.2.4 Bluetooth® データの送信
      5. 2.2.5 2 つのモジュール間での Bluetooth® 接続
      6. 2.2.6 Bluetooth® と UART の接続
      7. 2.2.7 TMAG5273 リニア 3D ホール効果センサによる磁気改ざん検出
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1  MSPM0G3507
      2. 2.3.2  AMC131M03
      3. 2.3.3  CDC6C
      4. 2.3.4  RES60A-Q1
      5. 2.3.5  TPS3702
      6. 2.3.6  TPD4E05U06
      7. 2.3.7  ISOUSB111
      8. 2.3.8  LMK1C1104
      9. 2.3.9  MSP432E401Y
      10. 2.3.10 TPS709
      11. 2.3.11 TMAG5273
  9. 3ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 3.1 ハードウェア要件
      1. 3.1.1 クロック供給システム
        1. 3.1.1.1 BAW 発振器
        2. 3.1.1.2 水晶発振器
        3. 3.1.1.3 PWM
        4. 3.1.1.4 クロック バッファ
      2. 3.1.2 SPI バスの構成
      3. 3.1.3 LED と UART のジャンパ設定
    2. 3.2 ソフトウェア要件
      1. 3.2.1 PC GUI 通信用の UART
      2. 3.2.2 ダイレクト メモリ アクセス (DMA)
      3. 3.2.3 ADC 設定
      4. 3.2.4 較正
    3. 3.3 テスト設定
      1. 3.3.1 テスト構成への接続
      2. 3.3.2 電源オプションとジャンパ設定
        1.       51
      3. 3.3.3 注意および警告
    4. 3.4 テスト結果
      1. 3.4.1 電気メータの計測精度の結果
      2. 3.4.2 放射エミッション性能
  10. 4設計とドキュメントのサポート
    1. 4.1 デザイン ファイル
      1. 4.1.1 回路図
      2. 4.1.2 BOM
      3. 4.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
        1. 4.1.3.1 レイアウト プリント
    2. 4.2 ツールとソフトウェア
    3. 4.3 ドキュメントのサポート
    4. 4.4 サポート・リソース
    5. 4.5 商標
  11. 5著者について

3.4.1 電気メータの計測精度の結果

電気メータの構成で計測精度をテストするには、ソース ジェネレータを使用して、TIDA-010244 に電圧と電流を供給します。この設計では、3 相と中性線の間の 120V 公称電圧、10A のキャリブレーション電流、および 60Hz の公称周波数が 3 相それぞれに使用される同時に、位相キャリブレーションを 60° で完了します。

累積有効エネルギーと累積無効エネルギーのテストでは、各位相のエネルギー読み取り値の合計について精度がテストされます。累積有効エネルギーの誤差テストと累積無効エネルギーの誤差テストでは、電流が 100mA から 100A に変化します。累積有効エネルギーの場合、リファレンス デザインに供給される電圧波形と電流波形の間に 0° (PF = 1)、PF = 0.5i (誘導性)、PF = 0.8c (容量性) の位相シフトを適用します。有効エネルギー出力パルスからの誤差に基づき、3 つの PF 値について、有効エネルギーの % 誤差と電流との関係を示すプロットが作成されます。

累積無効エネルギーの誤差テストでも同様のプロセスが行われますが、90° (sin ϕ = 1i)、sin ϕ = 0.5i (誘導性)、sin ϕ = 0.8c (容量性) が使用され、累積無効エネルギーの誤差がプロットされます。

これらすべてのテストは、AMC131M03 の 4ksps サンプル レート設定を使用して実行しました。

A 相と B 相での VRMS 精度テストでは、電流を 10A に固定した状態で、電圧を 10V ～ 270V の範囲で変化させました。A 相と B 相での IRMS 精度テストでは、電圧を 120V に固定した状態で、電流を 0.025A ～ 100A の範囲で変化させました。

有効電力および無効電力に関する以下の 2 つのプロットは、クラス 0.2S と 0.5S の精度に対する IEC 62053-22 の制限に準拠しています。ここでは、Inominal = 15A と想定しているので、Inominal の 5% ポイントは 750mA となります。

各測定の平均誤差は、5 つのテスト シリーズから計算され、各電流値に対して順に取得されます。この 5 つの測定値からの最大偏差を計算して (以下のプロットには示されていません)、この計測サブシステムの安定性が許容される最大誤差の 10% を下回っていることを確認します。

以下のテスト結果では、ゲイン、位相、オフセットのキャリブレーションがメーターに適用されています。大電流においては、示されている % 誤差の大半は、大電流で発生する熱の増加に起因するシャント抵抗ドリフトです。

テスト データは次の較正値データと共に記録されます：

  • V_in = 120V
  • I_in = 10A
  • 60° で較正された位相
  • 位相 = 3
  • ACT および REACT のエネルギーパルス = 6400
  • 室温
表 3-3 有効エネルギー % 誤差と電流との関係、200µΩ シャント
電流 (A) 平均誤差 %
PF = 1、
cos ϕ = 0°		 限度値 (%)
[クラス 0.2]
IEC 62053-22
(PF 0.5i/0.8c)		 限度値 (%)
[クラス 0.5]
IEC 62053-22
(PF 0.5i/0.8c)		 平均誤差 %
PF = 0.5i、
cos ϕ = 60°		 限度値 (%)
[クラス 0.2]
IEC 62053-22
(PF 0.5i/0.8c)		 限度値 (%)
[クラス 0.5]
IEC 62053-22
(PF 0.5i/0.8c)		 平均誤差 %
PF = 0.8c、
cos ϕ = -36.87°
0.1 0.05 0.4 1 -0.0062 0.5 1 0.0844
0.5 0,022 0.4 1 0.0088 0.5 1 0,052
0.75 0,019 0.4 1 -0.0044 0.5 1 0.0484
1.5 0,014 0.2 0.5 -0.0126 0.3 0.6 0,044
3 0,016 0.2 0.5 -0,016 0.3 0.6 0.0522
7.5 0,008 0.2 0.5 -0.0488 0.3 0.6 0.0546
15 -0,006 0.2 0.5 -0.0556 0.3 0.6 0.0368
30 -0,013 0.2 0.5 0.0116 0.3 0.6 0.0154
60 -0,037 0.2 0.5 -0.0398 0.3 0.6 -0,018
75 -0,082 0.2 0.5 -0.1036 0.3 0.6 -0,058
100 -0,096 0.2 0.5 -0.2234 0.3 0.6 -0,118
TIDA-010244 アクティブエネルギー % 誤差図 3-3 アクティブエネルギー % 誤差
表 3-4 無効 % 誤差と電流との関係、200µΩ シャント
CURRENT 平均誤差 %
sin ϕ = 1i (90°)		 制限 (%)
[クラス 1]		 制限 (%)
[クラス 0.5]		 平均誤差 %
sin ϕ = 0.5i (30°)		 制限 (%)
[クラス 1]		 制限 (%)
[クラス 0.5]		 平均誤差 %
sin ϕ = 0.8c (-53.13°)
0.1 -4.6028 -9.0318 6.3002
0.5 -0.8614 3 2 -1.6634 1.3914
0.75 -0.5374 3 2 -1.0236 0.9742
1.5 -0.2142 2 1 -0.4482 3 2 0,543
3 -0.0452 2 1 -0.1348 2 1 0,334
7.5 0.0504 2 1 0.0656 2 1 0,194
15 0.0796 2 1 0,112 2 1 0.1502
30 0.1006 2 1 0.1416 2 1 0.1354
60 0.0904 2 1 0.1272 2 1 0.1026
75 0.0608 2 1 0.1004 2 1 0.0746
100 -0.0642 2 1 0.0532 2 1 -0.0596
TIDA-010244 リアクティブ % エネルギー誤差 (3 相)図 3-4 リアクティブ % エネルギー誤差 (3 相)
表 3-5 120V、200µΩ シャントでの電流 RMS % 誤差
電流 (A) 位相 A 位相 B 位相 C
% DIFF % DIFF % DIFF
0,025 -3,583 -2.67 -6,677
0.05 -1,306 -1,051 -2,144
0.1 -0,382 -0.35 -0,268
0.25 -0,076 -0,097 -0,095
0.5 -0,021 -0.06 -0,013
1 -0,025 -0,109 -0,014
2 -0.01 -0,066 0.0025
5 -0.04 -0,093 0.0098
10 -0,051 -0,095 -0,021
20 -0,038 -0,075 0,011
30 -0,038 -0,072 0.01
40 -0.01 -0,055 -0,002
50 0.0114 -0.07 0.0006
60 -0,021 -0,071 0.0157
70 -0,015 -0,032 0.0353
80 0.0007 0,008 0.0733
90 0.03 0,063 0.0974
100 0.0462 0.05 0.0648

ここでは 3 相すべての電流誤差をプロットしています：

TIDA-010244 A 相、B 相、C 相での 120V、200 μΩ シャントでの電流 RMS % 誤差図 3-5 A 相、B 相、C 相での 120V、200 μΩ シャントでの電流 RMS % 誤差
表 3-6 10A、200µΩ シャントでの電圧 RMS % 誤差
電圧 (V) 位相 A 位相 B 位相 C
% DIFF % DIFF % DIFF
9 0,088 0.0856 0.0633
10 0,097 0.05 0.06
30 0,093 0.0463 0,043
50 0,031 0.0238 0.0178
70 0.03 0.0027 0.0084
90 0,022 0.0059 -0,006
100 0,073 -0,013 -0,016
120 -0,013 -0,014 -0,026
140 -0,047 -0.05 -0,021
160 -0,054 -0,066 -0.05
180 -0,046 -0,069 -0,071
200 -0.07 -0,089 -0,063
220 -0,098 -0,107 -0,089
230 -0,097 -0,112 -0,096
240 -0,084 -0,108 -0.1
260 -0,137 -0,126 -0,118
270 -0.13 -0,138 -0,138

以下すべての 3 相の組み合わせプロットです：

TIDA-010244 位相 A、B、C で 10A、200 μΩ のシャントの電圧 RMS % 誤差図 3-6 位相 A、B、C で 10A、200 μΩ のシャントの電圧 RMS % 誤差