基于CSE7780的智能電能表設(shè)計(jì)

　　2.1CSE7780 ADC參數(shù)設(shè)計(jì)

　　以設(shè)計(jì)一款額定電壓220V(Un)、10(60)A電流規(guī)格、表常數(shù)為1600imp/KWh的電表為例，由于電流輸入通道允許輸入最大信號為±700mV的峰峰值(有效值為495mVrms)，10(60)A的表考慮到通道A發(fā)熱的情況，可選擇200～250微歐的錳銅，若以250微歐的錳銅來采樣，在Imax=60A時(shí)，通道A的采樣信號為60A*250μΩ=15mV，由于電流通道A的允許最大輸入信號為495mV，因此電流通道的增益選擇可配置成16，通道B采用2500:1的互感器；負(fù)載電阻10Ω，電流通道B增益設(shè)置為1。電壓通道允許最大輸入信號為±700mV的峰峰值，考慮到電壓會(huì)有130%Un過壓，可將電壓采樣信號通過網(wǎng)絡(luò)電阻將220V交流電壓信號降至220mV左右，電壓通道增益選擇為1。

　　通過上述的論述，我們需將電流通道A的增益設(shè)置為16，電流通道B的增益設(shè)置為1，電壓通道的增益設(shè)置為1，因此SYSCON寄存器應(yīng)設(shè)置為00C0H。

　　2.2．HFConst寄存器的設(shè)置

　　電表常數(shù)EC為1600imp/KWh；Vu=0.22V；Vi=10A*0.00025Ω*1*0mV；EC=1600；Un=220V；

　　Ib=10A。根據(jù)公式HFConst= INT[39.3143*Vu*Vi*1011/(EC*Un*Ib)]，可得HFConst=2*H，因此寫入HFConst寄存器的值應(yīng)為2*H。

　　2.3．其他計(jì)量控制寄存器配置

　　啟動(dòng)電流的配置：在Un、Ib的情況下，有功功率寄存器PowerA的數(shù)值為1A375D7H，按照要求在0.4%Ib的情況下能夠正常啟動(dòng)，則Pstar寄存器可配置為0.2%Ib有功功率對應(yīng)的數(shù)值pstar=00D6H(Pstart對應(yīng)的是PowerA的高16位，計(jì)算出的PowerA是24'h00D6C3)。

　　能量累加模式的配置：由于需要計(jì)量正反有功能量，因此我們須將能量累加模式配置成正反向功率都參與累加，累加方式是代數(shù)和方式，負(fù)功率有REVQ符號指示，使能PF脈沖輸出及有功電能寄存器累加，即可將EMUCON配置為0001H。

　　2.4．校表寄存器的配置

　　a.有功功率校準(zhǔn)

　　功率增益校正：在輸入信號為Un、Ib的情況下，從校表臺(tái)獲得通道A的誤差為err：

　　如果Pgain>=0，則GPQA=INT[Pgain*215]，反之若Pgain0,則GPQA=INT[216 +Pgain*215]。

　　通道B的功率校準(zhǔn)可通過配置GPQB來實(shí)現(xiàn)，方法與校正通道A的相同。

　　相位校正：在PF=0.5L，輸入信號為100%Un、100%Ib的情況下，從校表臺(tái)上獲得的誤差為err，則相位誤差補(bǔ)償為

　　對50Hz的電網(wǎng)而言，PHSA有0.020/LSB的關(guān)系，則：如果θ>=0，PHSA =INT(θ/0.020)；如果θ0，PHSA =INT(28+θ/0.02)-96。

　　通道B的相位校正可通過配置PHSB來實(shí)現(xiàn)，方法與校正通道A的相同。

　　有功功率失調(diào)校正：在小信號1.0的情況下，如果小信號偏差較大，可通過調(diào)整有功功率失調(diào)校正寄存器來修正小信號的偏差。

　　在PF=1.0，Vu=Un，Vi=0的情況下，等待DPUDIF的更新，通過MCU獲取PowerA的值，讀取若干次去平均值，取平均值的補(bǔ)碼的后4位寫入APOSA校正寄存器。

　　通道B的有功功率失調(diào)校正可通過配置APOSB來實(shí)現(xiàn)，方法與校正通道A的相同。

圖3：功率校正流程圖

　　b.有效值校準(zhǔn)

　　有效值的校正流程如圖4所示，先校正電流的失調(diào)，校正失調(diào)后，再進(jìn)行A/B通道電流轉(zhuǎn)換系數(shù)KIA/KIB及電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)KU的計(jì)算，在PF=1.0、Vu=100%Un、Vi=Ib的情況下讀取IARMS、IBRMS寄存器的數(shù)值，根據(jù)公式KIA=IARMS/Ib可得到電流通道A的轉(zhuǎn)換系數(shù)，按同樣的方法可得電流通道B的轉(zhuǎn)換系數(shù)KIB及電壓通道的轉(zhuǎn)換系數(shù)KU。

　圖4：有效值校正