基于ATT7022B高精度智能電表的設(shè)計(jì)

摘要：提出一種基于多功能防竊電基波諧波三相電能計(jì)量芯片ATT7022B和低功耗單片機(jī)STC89C51的電表實(shí)現(xiàn)方案。該設(shè)計(jì)用高精度計(jì)量芯片ATT7022B進(jìn)行電壓、電流、電量等各項(xiàng)參數(shù)的采集，設(shè)計(jì)的電能表具有高精度、低功耗、防竊電等特點(diǎn)。所設(shè)計(jì)的電能表也可作為配電監(jiān)控終端單元，同時(shí)具有靈活的遠(yuǎn)程校表功能。
關(guān)鍵詞：計(jì)量芯片ATT7022B；電能表；鐵電存儲(chǔ)器

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施，進(jìn)一步促進(jìn)了電能質(zhì)量問題的研究及其檢測裝置的研制，以往采用多個(gè)采樣模塊加上多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和高分辨率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器構(gòu)成一個(gè)同步采樣模塊的方式逐漸被帶DSP功能的專用高精度計(jì)量芯片所替代。與傳統(tǒng)電表相比，本文方案采用低功耗單片機(jī)STC89C51和炬力公司的三相電能專用計(jì)量芯片ATF7022B來實(shí)現(xiàn)防竊電電能表，具有高精度、低功耗、防竊電等特點(diǎn)，用RS485通信可以方便遠(yuǎn)程抄表，遠(yuǎn)程校表等功能。

1 電能計(jì)量芯片ATT7022B
1．1 ATT7022B的功能及結(jié)構(gòu)
ATT7022B是一款多功能防竊電三相電能計(jì)量專用芯片，該芯片適用于三相三線和三相四線的應(yīng)用。它集成了7路二階sigma-deatlADC，其中3路用于三相電壓采樣，3路用于電流采樣，還有1路可用于零線電流或其他防竊電參數(shù)的采樣、輸出采樣數(shù)據(jù)和有效值，使用方便。它集成了參考電壓電路以及所有包括基波、諧波和全波的各項(xiàng)電參數(shù)測量的數(shù)字信號處理電路，能夠測量各相及合相包括基波、諧波和全波的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時(shí)還能測量頻率、各相電流及電壓有效值、功率因數(shù)、相角等參數(shù)，提供兩種視在能量(PQS，RMS)。
ATT7022B的內(nèi)部框圖如圖1所示，內(nèi)部主要包括模擬信號采樣、數(shù)字信號處理及SPI通信接口等電路。

1．2 ATT7022B數(shù)據(jù)采集計(jì)量模塊的設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集計(jì)量模塊的設(shè)計(jì)是以電能計(jì)量芯片ATT7022B為核心，包括電壓及電流模擬輸入、脈沖輸出、電源及SPI通信接口等電路的設(shè)計(jì)。
模擬輸入電路設(shè)計(jì)：該部分電路主要由電流、電壓互感器、抗混疊濾波器和參考電壓輸入電路組成。從互感器出來的信號，經(jīng)過濾波處理后。消除了干擾信號，再疊加上一個(gè)參考電壓信號，即可送入ATT022B的A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，如圖2所示。