電能計(jì)量分析文檔

1、總體分析市面上大部分三相電能表都是帶顯示的部分，包括ZigBee無線通信的趨勢，因?yàn)樵蹅儾粠?顯示，一般帶LCD,安卓，等等復(fù)雜通信顯示。意味著，外設(shè)功能不需要太復(fù)雜，因此選擇， 集成度較高的SOC芯片，就可以實(shí)現(xiàn)我們想要的功能。單芯片專用計(jì)量芯片+MCUAD 采樣+DSP+MCUTI方案1這個(gè)方案是個(gè)單芯片方案，集成度較高。選用芯片為TI的MSP430F677具有32位復(fù)用器的高性能25MHZCPU相位電流在超過2000:1的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)精度0.1%4個(gè)串口 6個(gè)SPI 2個(gè)IIC 4個(gè)16位定時(shí)器兩種封裝90IO(LQFP)128引腳,62IO(LQFP)100引腳和10位AD芯片信號(hào)的采集

2、和處理采用7路獨(dú)立的24位三角積分轉(zhuǎn)換器CTQHTCHALP啊3STATUS LEDsPx.xPULSE LEDsXOUTLJSCIAD- DART or SPISCIA1一 HART or SPISCIA2UART or SPIDART or SPIUSCIA3USCiBOUSCIB1l2C Or SPIl2C Or SPIVCC MSP430F677x(A)RSTvssCOMxjCTQHTCHALP啊3STATUS LEDsPx.xPULSE LEDsXOUTLJSCIAD- DART or SPISCIA1一 HART or SPISCIA2UART or SPIDART or SPIU

3、SCIA3USCiBOUSCIB1l2C Or SPIl2C Or SPIVCC MSP430F677x(A)RSTvssCOMxj 32768 HzModlulaEor.VIA ModuimrA、.ModlulaEorVrefgMkxlulatorModulatoFStar Connection Using MSP430F677xA|V U ModlulaEorN、-V電路官方已經(jīng)給出 外部米用CT和PTTI方案2MSP430F678xIEPU+CT這個(gè)方案總體和F677差不多只是更多的采用了模塊，隔離性較好，但是模塊價(jià)格較貴。模數(shù)轉(zhuǎn)換用SD24_B模塊PhaseCLDO-INAMC1304

4、AMC1304二 C3N 二Level Shifted Voltage Divider Voltage 1(Analog)Cutrend (Bitstream) DVCC DGND(A0QHTOTAL kWhLDO-IIN.LDO-INAONDPhase ASourceEACIockLevel ShiftedVoltage Dividervolts ge2( Analog)Vc3ltaqe3(Anak)g)MSP430F67641Curren(2(Bitsi ream)二:GMD：C urren(3(BAStream DVCC-J-ZA Digital Filter口址* IA Digital

5、 Filter iH TA Digital FilterAnalog to Digital ConversionPhaseCLDO-INAMC1304AMC1304二 C3N 二Level Shifted Voltage Divider Voltage 1(Analog)Cutrend (Bitstream) DVCC DGND(A0QHTOTAL kWhLDO-IIN.LDO-INAONDPhase ASourceEACIockLevel ShiftedVoltage Dividervolts ge2( Analog)Vc3ltaqe3(Anak)g)MSP430F67641Curren(2

6、(Bitsi ream)二:GMD：C urren(3(BAStream DVCC-J-ZA Digital Filter口址* IA Digital Filter iH TA Digital FilterAnalog to Digital ConversionTrigger GeneratorADC10 ChannelsSx.COMxPx-YPxJUART TXUART RXPhase CLevel Shifted Voltage DividerDGND27CCISO7321RS-232VCCRS232GN Df RGNDIRRTSRS-232 Connection總體價(jià)格較貴，但是隔離性效

7、果好。ADI方案1多芯片方案，芯片選擇 ADE7878+MCUR5R0C02XFA高精度；支持 EN 50470-1、EN 50470-3、IEC 62053-21、IEC 62053-22 和 IEC 62053-23 標(biāo)準(zhǔn)25 C時(shí)，在1000:1的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)有功和無功功率誤差小于0.1%25 C時(shí)，在3000:1的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)有功和無功功率誤差小于0.2%支持電流互感器和di/dt電流傳感器測量各相及整個(gè)系統(tǒng)的總（基波和諧波）有功/無功/視在功率和基波有功/無功功率與三相、三線或四線（三角形或星形）及其它三相配置兼容ADE7878是一款高精度、三相電能測量IC，采用串行接口，并提供三路靈活

8、的脈沖輸出。 該器件內(nèi)置二階E -型ADC、數(shù)字積分器、基準(zhǔn)電壓源電路以及所有必需的信號(hào)處理電路， 可執(zhí)行總（基波和諧波）有功、無功和視在功率測量，基波有功和無功功率測量，以及有效 值計(jì)算。一個(gè)固定功能數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）負(fù)責(zé)執(zhí)行這種信號(hào)處理。ADE7878適合測量各種三線、四線的三相配置有功、無功和視在功率，例如Y形或三角形 等。各相均具有系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，即有效值失調(diào)校正、相位校準(zhǔn)和增益校準(zhǔn)。CF1、CF2和 CF3邏輯輸出可提供許多功率信息：總/基波有功/無功功率、總視在功率或電流有效值和。這個(gè)方案 相對高端 帶了個(gè)MCU可以加很多外設(shè)，MCU可以選用STM32本設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)框圖如下:

9、相對來說中斷ADI方案2高端產(chǎn)品芯片選擇：AD7606+ADSP-BF607+TCC8925+CORTEX A5 1G本設(shè)計(jì)采用DSP + ARM的雙處理器架構(gòu)，DSP負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及算法處理，ARM負(fù)責(zé)通信 協(xié)議及人機(jī)接口處理。模擬信號(hào)采集由2片ADI公司的16位分辨率8通道同步采樣的 AD7606完成，實(shí)現(xiàn)最高采樣率達(dá)100KSPS，保證了通道間的精度和信息完整性。DSP處理 器采用ADI最新推出的面向智能電網(wǎng)輸配電領(lǐng)域應(yīng)用的雙核Blackfin處理器ADSP-BF607, 其單核最高工作頻率可達(dá)500MHz，可以達(dá)到最高的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算效率，及時(shí)檢測電網(wǎng)頻 率并動(dòng)態(tài)調(diào)整采樣頻率，實(shí)現(xiàn)工頻和

10、采樣頻率的同步。在線測量：電網(wǎng)頻率；總的有功、無功功率、功率因數(shù)三相基波電壓、電流有效值、基波 功率、功率因數(shù)、相位等電壓偏差、頻率偏差三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、負(fù) 序電壓、電流諧波（250次），包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波含有率、幅值、 相位；各次諧波的有功、無功功率等SDRAMSPI FlashANALOG DEVICESBlackfln DSPBF6O7ProtecflonIC DM2016NATO Rash MLC2GBDDR3 SDRAM 1G8 256Mx8x4PCSRS4853G Module EVDO/WCDMAGPS Module SIRF4 ZYMSDRAMSPI FlashANALOG DEVICESBlackfln DSPBF6O7