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Tipps für die Entwicklung: Smart Meter: Stromkreisschutz, Sensorik, Leistungssteuerung

Fortsetzung des Artikels von Teil 5.

Komponenten zur Leistungssteuerung

Leistungssteuerungskomponenten werden in intelligenten Zählern häufig für Lastschalt- und Energieimpulsausgangsfunktionen eingesetzt. Halbleiterrelais (SSRs) wie die IXYS LCA182 und PLA192 bieten gegenüber elektromechanischen Relais für Impulsausgangssignale den Vorteil, dass kein Verschleiß des Kontakts auftritt. SSR-Lastausgänge wie die Baureihen IXYS CPC139x und CPC19xx können verwendet werden, um Schützrelais mit der Netzspannung anzutreiben und verschiedene Lasten wie Aufheizung zu steuern.

MOSFETs Bildquelle: © Littelfuse

Abbildung 8: Die neuesten Leistungs-MOSFETs wie der Littelfuse LSICMO170E1000 bieten Spannungswerte bis zu 1700 V für den Einsatz in mehrphasigen Smart Metern.

Einige industrielle Stromzähler verwenden optisch isolierte Halbleiterrelais (SSR)-Ausgänge, da sie sich durch programmierbare Wochenkalender, dynamische Befehle oder aktive Informationsmanagementsysteme steuern lassen. Weitere Anwendungen von SSRs für Smart Meter sind kundenspezifische Lastausgänge, Wirk-/Blindleistung, Tarifumschaltung, Alarmausgänge, Begrenzung der Leistungsaufnahme und Energierichtungskontakt. 

Viele Smart Meter Designer nutzen Power MOSFETs für Funktionen zur Leistungsumwandlung wie Eingangsspannungsvorregelung und Abwärtswandlung. Die internen Stromversorgungen zur Einspeisung der Zählerelektronik verwenden zwar typischerweise einfache, kostengünstige Flyback-Wandler. Doch die neuesten Hochspannungs-Siliziumkarbid-Leistungs-MOSFETs ermöglichen den Betrieb von Stromversorgungen mit einem sehr weiten Eingangsspannungsbereich von 85 Vac bis 440 Veff – oder sogar noch höher für Mehrphasenzähler.

SiC-MOSFETs verbessern die Zuverlässigkeit und Robustheit des Stromrichters. Leistungs-MOSFETs mit Nennspannungen von 1 kV und höher (Abbildung 8) sind unerlässlich, um weite AC-Eingangsspannungsbereiche in Verbindung mit der reflektierten Spannung des Primärtransformators oder vom Netz kommende Blitzschläge aufzunehmen.