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基于CS5460A的數(shù)字電表的校準(zhǔn)及修調(diào)

作者: 時(shí)間:2012-03-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

隨著大規(guī)模集成電路和通訊技術(shù)的發(fā)展,在電能計(jì)量領(lǐng)域,以其自身的優(yōu)勢(shì),逐漸取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式電度表。高精度的電能計(jì)量芯片是的核心部分,A是Cirrus Logic推出的電能計(jì)量芯片,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種單、三相電能表以及電力系統(tǒng)測(cè)量控制領(lǐng)域。由于各電表廠家對(duì)芯片的控制軟件不同,特別是校準(zhǔn)處理方法的差異,造成電表誤差偏大,達(dá)不到高精度要求。本文詳細(xì)描述了北高智公司的三相的軟件校準(zhǔn)和修調(diào)方法,對(duì)廣大的數(shù)字電表軟件設(shè)計(jì)工程師有很大幫助。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194226.htm

三相數(shù)字電表硬件框圖

本款簡(jiǎn)單有功/無功組合三相數(shù)字電表采用三星MCU(S3P8469)為控制器,A為計(jì)量芯片,電能存儲(chǔ)在EEPROM中,通過RS485接口讀出,同時(shí)在LED上直觀的顯示出來。另外,該款電表去除了笨重的線形變壓器,采用了TOP232Y開關(guān)電源,既縮小了電表的體積,又節(jié)省了硬件成本。

在對(duì)三相數(shù)字電表的A進(jìn)行校準(zhǔn)及修調(diào)之前,應(yīng)做如下工作:

1.檢查測(cè)量MCU是否工作正常,如晶體是否起振(MCU的PIN12和PIN11);上電時(shí)是否給SAMSUNG 8469復(fù)位信號(hào)(MCU的PIN16)(硬件復(fù)位或功能MCU復(fù)位,低復(fù)位且保持1ms以上)。

2.檢查CS5460A及外圍器件是否工作正常,如:CS5460A的VA+(PIN14)VD+(PIN3)是否有+5V 供電,并觀察其是否穩(wěn)定,晶體是否起振(CS5460A的PIN1和PIN24),CS5460A的MODE(PIN8)是否接了DGND(數(shù)字地),參考基準(zhǔn)電壓是否為2.5V左右,(CS5460A本身提供基準(zhǔn)電壓:PIN11與PIN12 相連,再連一0.1μF電容到VA-);A、B、C三相加額定電壓與最大電流時(shí),CS5460A的電壓通道與電流通道的電壓信號(hào)在100mV-150mV (有效值)之間(分壓電阻取值參見原理圖)。

00.jpg

圖:三相數(shù)字電表功能框圖。

3. 檢查MCU(SAMSUNG 8469)與CS5460A的SPI接口是否工作正常,如:CLK_CS5460(MCU的PIN21)、SDI_CS5460(MCU的PIN20)、 SPI_SDO(MCU的PIN22)是否有信號(hào);每一相的CS(A、B、C相的CS分別對(duì)應(yīng)MCU的PIN32、PIN33、PIN34)是否為每秒選通一次;每一相的RST(A、B、C相的RST分別對(duì)應(yīng)MCU的PIN36、PIN37、PIN38)是否在復(fù)位,正常工作時(shí),應(yīng)無RST信號(hào)。若某相有復(fù)位信號(hào),應(yīng)檢查該相CS5460A及其外圍器件是否工作正常。

三相數(shù)字電表的校準(zhǔn)

只有確保MCU及CS5460A都工作正常后,方可進(jìn)行校準(zhǔn)及修調(diào)。

CS5460A的自動(dòng)校準(zhǔn)過程:計(jì)算機(jī)發(fā)送命令給三相數(shù)字電表的MCU,MCU收到命令后發(fā)送相應(yīng)的校準(zhǔn)命令(表1)給CS5460A,等待6-8秒,校準(zhǔn)結(jié)束。

1.校準(zhǔn)順序:

電壓通道:直流偏移—>交流增益—>交流偏移

電流通道:直流偏移—>交流增益—>交流偏移

2.校準(zhǔn)時(shí)輸入條件:

a.校準(zhǔn)電壓通道時(shí),電流通道始終加上最大量程電流(I=Imax);校準(zhǔn)電流通道時(shí),電壓通道始終加上額定電壓(U=Un)。

b. 校準(zhǔn)電壓通道的直流偏移和交流偏移時(shí),電壓輸入端懸空或?qū)S5460A的VIN+與VIN-短接;校準(zhǔn)電流通道的DC Offset和AC Offset時(shí),電流輸入端不加電流或?qū)S5460A的IIN+與IIN-短接。

c.校準(zhǔn)增益校準(zhǔn)時(shí),電壓通道與電流通道都加滿度信號(hào)(即VIN+與VIN之間,IIN+與IIN-之間均為100mV-150mV,U=Un,I=Imax)。

如何修調(diào)三相電表多功能模塊

CS5460A校準(zhǔn)以后,只需調(diào)試有功軟修調(diào)、相位軟修調(diào)、無功軟修調(diào)三個(gè)點(diǎn)。分A、B、C分相來修調(diào),分相修調(diào)好后,合相的精度也就好了。在進(jìn)行分相修調(diào)時(shí),另外兩相可以加電壓,但不能加電流,即保證另外兩相沒有功率產(chǎn)生。

修調(diào)過程:

1.有功軟修調(diào):

輸入條件:cosφ=1.0U=Un,I=Ib(額定電流)。

原理:Pr=Pt×△x。其中:Pt為CS5460A測(cè)得的單相有功功率,△x=K1+((±y)×K2),K1、K2為固定值,y為修調(diào)值。若標(biāo)準(zhǔn)表顯示的有功誤差偏正,則將y 減??;若標(biāo)準(zhǔn)表顯示的有功誤差偏負(fù),則將y增大。

2.相位軟修調(diào)

輸入條件:cosφ=0.5L U=Un,I=Ib(額定電流)。

原理:在CS5460A的資料中,配置寄存器的[PC6:PC0]位用于修調(diào)CS5460A電壓通道與電流通道之間由于元器件的離散性造成的相位偏差,其可修調(diào)的范圍為:±2.8度(60Hz)。假設(shè)y為配置寄存器的[PC6:PC0]的值(缺省值為0),若標(biāo)準(zhǔn)表顯示的有功誤差偏正,則將y減??;若標(biāo)準(zhǔn)表顯示的有功誤差偏負(fù),則將y增大。

注:修調(diào)相位時(shí),測(cè)試有功功率的誤差精度。相位修調(diào)好后,無功功率無須再修調(diào)相位。

3. 無功軟修調(diào):

輸入條件:sinφ=1.0 U=Un,I=Ib(額定電流)。

原理:Qr=Qt×△x。其中:Qt為CS5460A測(cè)得的單相無功功率?!鱴=T1+((±y)×T2),T1、T2為固定值,y為修調(diào)值,若標(biāo)準(zhǔn)表顯示的無功誤差偏正,則將y減??;若標(biāo)準(zhǔn)表顯示的無功誤差偏負(fù),則將y增大。

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