意法半导体之智能电网应用、智能电表方案

智能电网被广泛视为数字自愈能源系统，将由包括可再生能源在内的能源产生的电或气输送到消费点。 它们可以优化电力输送、促进电网范围内的双向通信、支持终端用户能源管理、最大限度地减少电力中断、仅输送所需电量。 这有助于降低电力公司和用户的成本、提高电力供应的可靠性并减少排碳量。

智能电网吸引如此之多的注意力和投资有很多原因。 通过提高智能化水平和数字通信功能而加强了现有电网：

提高了可靠性和电源质量

提高了响应速度

提高了效率

满足了当前和未来需求

可以降低供应商和用户的成本

提供面向新应用的通信平台

智能电网特别适于4大领域：

智能电表

楼宇自动化

电动代步

可再生能源

所有这些在功能上均由高级子系统连接而成，包括电源转换模块、通信协议和储能系统。

作为世界领先的半导体制造商，意法半导体一开始就积极参与智能电网技术、产品和应用开发，提供了大量满足智能电网需求的产品。

智能电网应用（HAN）

家庭中的 ICT（信息与通信技术）基础设施，亦即家用网络（HAN），能够为家中的所有数字器件实现智能管理。 HAN可以采用几种与家庭系统内特定子系统有关的连接技术 - 有线和无线。

典型的HAN子系统包括PC网络、HVAC系统和警报/安全系统，以及与新兴智能电网应用有关的新型子系统，例如能量管理系统、本地替代能源发电系统（例如光伏）和汽车-电网系统。

HAN基础设施可以是开放的，并且必须通过家庭网关与AMI（自动计量基础设施）和互联网相连，以便实现高端服务。

意法半导体推出了面向HAN应用的高效产品，旨在满足新市场要求。 意法半导体’的先进技术和专业知识特别适于有线（PLM和以太网）与无线通信技术。

我们提供了大量元件和评估板，供HAN应用参考之用。 解决方案的范围包括智能插座、智能能量计、家用显示器和家庭网关。

插电式混合动力汽车（充电器）和电动汽车充电系统

插电式HEV或纯EV采用板上电池充电器来为高压电池充电，因此现在汽车内必须安装新型转换器。 该转换器可以具有不同的功率水平、输入电压和输出电压规范，但是它通常包括PFC部分和DC/DC部分。 可能用到的两级和元件如下图所示。

智能插头

智能插头是一种用于家庭区域网络的系统解决方案，用以实现能源管理和能源节省。

它让我们能够监测能耗和电参数，防止电力网络过载，并且还能够通过无线HAN进行远程负载管理。

通过家庭/楼宇RF网络，将与连至智能插头系统的电负载有关的电流、功率、能源和其它信息发送到IEEE-802.15.4数据集中器上。

用电量显示器/电力网关

在注重能耗优化和计量的时代，人们需要对自己家中的能耗计量与能耗管理有一个更清晰的认识。 为此，意法半导体推出了一种能够让他们检测和管理家庭能耗，并且能够通过家庭自动化器件（例如智能插座）将能耗数据发布到远程网络服务器上的系统。 无论身处何处，用户都能够查询网络服务器上的能耗数据，并且还能够通过触摸面板管理整个系统。

智能电网输电与智能电表

世界各国的政府和电力公司均已认识到必须以更高效、灵活和智能的能源配送网络 - 智能电网 - 来替代100年来一直没有显著变化的传统电网。 这些具有数字监控、自愈功能的能源系统可由发电厂，包括分布式可再生能源发电厂，向消费点供电或供气。 它们能够优化电力输送、促进电网双向通信、支持最终用户能源管理、最大限度地降低能耗并仅输送所需电量。 从而有助于降低电力公司和客户的成本、提高电力供应的可靠性并减少碳排放。

意法半导体为能源、供水、供热、煤气表，以及集中器或多实用程序控制器提供了全套半导体产品。 这些产品包括电力线调制解调器、8位和32位微控制器、32位微处理器、计量用ASSP、实时时钟、EEPROM、电源产品和安全产品。

数据集中器、多路电力控制器和电力网关

数据集中器、MUC和网关是电力控制智能电网与家庭局域网之间的接口器件。 它们管理智能电表、电力供应商与家用耗能电器之间的数据交换。 数据集中器管理多个家庭的信息，而多用电源控制器，也称能源网关管理单个家庭的数据交换。

水表 / 燃气表

目前，水表和气表中使用的集成电路采用电池供电，因此电耗是其选择的重要因素。 ST提供各种高性能、超低功耗8位和32位微控制器，以及射频传输电路和高效电源器件满足您的设计要求。

电能表

高级电表具有大量程高精度电流测量、快速数字校准，以及防破坏和防盗电等功能。 为满足这些要求，ST 推出电表参考设计平台。 以下方框图便于您在各种推荐的应用产品中进行选择。