ST presenta una soluzione per contatori intelligenti modulari

Mentre accelera in tutto il mondo il ritmo di installazione dei contatori intelligenti presso le utenze domestiche e professionali, STMicroelectronics ha presentato una nuova serie di chip che permettono di realizzare la soluzione più precisa ed economicamente conveniente per la prossima generazione di contatori intelligenti. A differenza dei tradizionali contatori per la potenza elettrica, soggetti a usura, a possibili manomissioni e con funzionalità limitate, i contatori intelligenti (o contatori elettronici) sono sistemi intelligenti senza alcuna parte meccanica in movimento, con sofisticate funzioni anti-frode. Inoltre garantiscono una comunicazione bidirezionale per migliorare la gestione della rete di distribuzione dell’energia e danno la possibilità di implementare sistemi di tariffazione differenziata.
Più in dettaglio, i contatori intelligenti offrono la telelettura remota da parte del gestore della rete e permettono al consumatore finale una maggiore trasparenza e una gestione diretta dei propri consumi. Negli USA sono stati consegnati circa 8 milioni di contatori intelligenti nel 2009, mentre l’Asia dovrebbe diventare il principale mercato mondiale entro il 2014. In Italia, Francia e Spagna alcuni importanti progetti faranno superare la soglia di 100 milioni di unità installate in Europa, entro il 2015.
Pietro Menniti, Group Vice-President e Direttore Generale, Divisione Industriale e Conversione di Potenza, STMicroelectronics, ha affermato: “Siamo convinti che questo nuovo chipset sia un traguardo importante che permette di consolidare la leadership della ST nella fornitura di eccellenti soluzioni a semiconduttore per contatori intelligenti. I nuovi chip STPMC1 e STPMS1/S2, presentati oggi, offrono un nuovo approccio modulare che garantisce una maggiore precisione e costi inferiori per lo sviluppo di contatori intelligenti multi-fase molto sofisticati, per applicazioni industriali.”

Smart Grid e Trasmissione dei Dati lungo le Linee Elettriche
I contatori intelligenti sono un elemento chiave per la realizzazione delle ‘Smart Grid’, termine comunemente utilizzato per descrivere la prossima generazione di reti digitali e intelligenti che aggiungono funzioni di monitoraggio, analisi, controllo e comunicazione alla rete di distribuzione dell’energia elettrica, per migliorare l’affidabilità e l’efficienza, il controllo dei costi e aumentare la capacità. Le Smart Grid sono studiate per affrontare alcune sfide importanti del ventunesimo secolo come la riduzione dei consumi, la gestione dell’energia da fonti rinnovabili e l’esigenza di disporre di un numero crescente di stazioni di ricarica per il numero sempre maggiore di veicoli ibridi ed elettrici in circolazione.
Oltre ai contatori intelligenti, una tecnologia indispensabile per la realizzazione di queste reti intelligenti e affidabili è quella che permette la trasmissione dei dati lungo le linee elettriche, la cosiddetta Power-Line Communications (PLC). Le soluzioni integrate della ST per la PLC sono già state adottate in maniera massiccia in alcune delle più importanti implementazioni nazionali di infrastrutture che fanno uso di contatori intelligenti, assieme ad avanzatissimi chip metrologici, o di ‘misura’.

Modulazione e Metrologia nei Contatori Modulari
I contatori intelligenti integrano due funzioni principali: un modulatore ad alta precisione per la rilevazione dei segnali di tensione corrente e un processore metrologico dedicato che calcola i consumi energetici. Nei prossimi anni, si prevede che molti elettrodomestici, sistemi di condizionamento o alimentatori, utilizzeranno funzioni metrologiche intelligenti. I chip per contatori mono-fase, come le attuali soluzioni della ST – STPM01, STPM10 e STPM11/12/13/14 – integrano in modo efficiente queste funzioni in un singolo componente.
Tuttavia, nei contatori intelligenti tri-fase o multi-fase per applicazioni industriali un approccio modulare che separa la rilevazione della corrente/tensione dalla sezione metrologica aiuta migliorare la precisione e ridurre i costi. I circuiti integrati modulatori che fanno parte del blocco circuitale di misura possono essere montati in prossimità del trasduttore di misura, per ridurre gli eventuali effetti del rumore. Diventa anche possibile riutilizzare lo stesso progetto di base per diversi contatori intelligenti. In questo modo si riducono i costi e non è necessario riprogettare la sezione metrologica: basta semplicemente aggiungere il numero voluto di modulatori.

Il nuovo chipset per contatori multi-fase STPMC1 e STPMS1/S2
Insieme, i nuovi STPMC1 e STPMS1/S2 della ST costituiscono il chipset economicamente più conveniente per contatori intelligenti modulari, conforme agli standard IEC e ANSI a 50-60Hz per Wattmetri AC fino alla classe 0,2. Il chip metrologico STMPC1, con cinque canali di ingresso, accetta misure dalle tre fasi con la possibilità di utilizzare il quarto canale per la rilevazione di eventuali manomissioni o la misura della temperatura. Il quinto canale può essere utilizzato per le informazioni sul campo magnetico rilevate da un sensore Hall. Il dispositivo può essere configurato e calibrato in conformità con tutti gli standard internazionali per la distribuzione dell’energia.
I dispositivi STPMS1 e STPMS2 sono modulatori delta-sigma a doppio canale che convertono i valori di tensione e corrente analogici da ogni fase e trasmettono i dati digitali al dispositivo STPMC1. Possono essere posizionati molto vicini al sensore di corrente per evitare che i percorsi dei segnali analogici siano eccessivamente lunghi e disturbati dal rumore. Inoltre, il numero ridotto di collegamenti e l’implementazione discreta danno la possibilità di utilizzare tre resistenze shunt con un isolamento a basso costo, a protezione dei collegamenti dei segnali digitali, senza dover ricorrere a sensori isolati decisamente più costosi. L’STPMS1 ha un modulatore del primo ordine, mentre l’STPMS2 ha un modulatore del secondo ordine che garantisce una maggiore precisione.

Principali caratteristiche di prodotto:

STPMC1
• Supporta bobine Rogowski, trasformatore di corrente, rilevazione tramite shunt o effetto Hall
• Algoritmo per il calcolo dell’energia “Ripple-free”
• Memoria OTP per la configurazione e calibrazione
• Interfaccia SPI

STPMS1/S2
• Due modulatori sigma-delta
• Amplificatore a basso rumore e basso offset di tipo “chopper-stabilized”
• Riferimento di tensione di precisione: 1,23V e 30ppm/°C max
• Conformità agli standard IEC e ANSI a 50-60Hz per Wattmetri AC fino alla classe 0,2

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