專利名稱：一種三相諧波電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三相諧波電能表，屬于電能表制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，高電壓、大容量的非線性設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，但是非線性負(fù)荷產(chǎn)生了大量的諧波電流，使得電力系統(tǒng)諧波污染日益嚴(yán)重。因此，諧波計(jì)量成為電能表發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。目前諧波電能表的設(shè)計(jì)方案主要有兩種一種是專門的計(jì)量芯片，如ADI公司的專用電能表計(jì)量芯片ADE7878，ADE7878可以在計(jì)量電能的同時(shí)檢測(cè)諧波電能；另一種是 DSP (數(shù)字信號(hào)處理芯片)+專用A/D (模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器)的設(shè)計(jì)方案。但是，專用計(jì)量芯片和DSP+A/D都存在一個(gè)共同缺點(diǎn)價(jià)格較貴，不適合低成本的設(shè)計(jì)方案。并且普通電能表在計(jì)量電能時(shí)，由于電力諧波的存在，無(wú)法做到準(zhǔn)確計(jì)量、公正收費(fèi)，嚴(yán)重?fù)p害了供電系統(tǒng)和非諧波源用戶的利益。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種三相諧波電能表，它能降低制造成本，提高諧波計(jì)量的精度，保護(hù)供電系統(tǒng)和非諧波源用戶的利益。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案一種三相諧波電能表，它包括三相電能計(jì)量單元、諧波計(jì)量單元、AD前端電路、三相電流互感器、時(shí)鐘電路、液晶顯示器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、紅外通訊模塊、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊；三相電流互感器、AD前端電路和三相電能計(jì)量單元順次連接，三相電能計(jì)量單元與諧波計(jì)量單元之間通過(guò)SPI通訊接口連接；紅外通訊模塊、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊分別通過(guò)UART通訊接口與諧波計(jì)量單元連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路通過(guò)IO 口模擬1 總線與諧波計(jì)量單元連接；液晶顯示器與諧波計(jì)量單元連接。前述的一種三相諧波電能表中，所述AD前端電路包括電流采集電路和電壓采集電路。前述的一種三相諧波電能表中，所述三相電能計(jì)量單元為MSP430F47197芯片。該芯片能達(dá)到有功等級(jí)0. 5s級(jí)，無(wú)功等級(jí)為1級(jí)，能夠精確計(jì)量電壓、電流、頻率、功率因素、 有功功率、無(wú)功功率、視在功率，以及四象限電能，具有電能脈沖輸出功能。前述的一種三相諧波電能表中，所述諧波計(jì)量單元為L(zhǎng)M3S1968芯片。該芯片能準(zhǔn)確計(jì)量三相電壓/三相電流分次諧波(2-21次)以及三相電壓/三相電流諧波總含量，諧波算法采用FFT4096點(diǎn)算法，固定采樣率為4096bps。所述三相諧波電能表還包括與諧波計(jì)量單元連接的按鍵模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型將電能計(jì)量和諧波計(jì)量分開，分別采用 MSP430F47197芯片、LM3S1968芯片作為電能計(jì)量單元、諧波計(jì)量單元，MSP430F47197芯片、 LM3S1968芯片的成本低廉，能降低制造成本；MSP430F47197芯片能夠精確計(jì)量電壓、電流、頻率、功率因素、有功功率、無(wú)功功率、視在功率，以及四象限電能參數(shù)，LM3S1968芯片定時(shí)讀取這些電能參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)量三相電壓/三相電流分次諧波(2-21次)以及三相電壓/三相電流的諧波總含量，提高了諧波計(jì)量的精度，保護(hù)了供電系統(tǒng)和非諧波源用戶的利益。

圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的AD前端電路3的電路原理圖。附圖標(biāo)記1-三相電能計(jì)量單元，2-諧波計(jì)量單元，3-AD前端電路，4-三相電流互感器，5-液晶顯示器，6-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，7-紅外通訊模塊，8-RS485電平轉(zhuǎn)換模塊，9-電流采集電路，10-電壓采集電路，11-按鍵模塊，12-時(shí)鐘電路。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施例一種三相諧波電能表，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括三相電能計(jì)量單元1、諧波計(jì)量單元2、AD前端電路3、三相電流互感器4、液晶顯示器5、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6、紅外通訊模塊7、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊8、時(shí)鐘電路12和電源模塊；三相電流互感器4、AD 前端電路3和三相電能計(jì)量單元1順次連接，三相電能計(jì)量單元1與諧波計(jì)量單元2之間通過(guò)SPI通訊接口連接；紅外通訊模塊7、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊8分別通過(guò)UART通訊接口與諧波計(jì)量單元2連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6、時(shí)鐘電路12通過(guò)IO 口模擬1 總線與諧波計(jì)量單元 2連接；液晶顯示器5與諧波計(jì)量單元2連接。所述AD前端電路3包括電流采集電路9和電壓采集電路10，其電路原理圖如圖2 所示。左邊電路為電流采集的模擬前端電路，R50、R51和R58，R52、R53和R59，R54、R55和 R60分別為三相電流互感器4的負(fù)載電阻，用于調(diào)整三相電流互感器4的輸出比率，R20與 C36、R21與C37構(gòu)成了抗混疊濾波器。右邊電路為電壓采集的模擬前端電路，220V電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)R4、R7、RlO和R27分壓后，得到大約350mV的有效值電壓，即峰值電壓為495mV，完全處于SD16的量程范圍；此外，電壓采集“ + ”、“_”輸入端的抗混疊濾波器是非對(duì)稱的，這是因?yàn)椤?+ ”輸入的輸入阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“_”輸入端的阻抗，如果沒(méi)有被注意，就會(huì)造成較大的相移。所述三相電能計(jì)量單元1為MSP430F47197芯片。該芯片能達(dá)到有功等級(jí)0. 5s 級(jí)，無(wú)功等級(jí)為1級(jí)，能夠精確計(jì)量電壓、電流、頻率、功率因素、有功功率、無(wú)功功率、視在功率，以及四象限電能，具有電能脈沖輸出功能。所述諧波計(jì)量單元2為L(zhǎng)M3S1968芯片。該芯片能準(zhǔn)確計(jì)量三相電壓/三相電流分次諧波(2-21次)以及三相電壓/三相電流諧波總含量，諧波算法采用FFT4096算法，固定采樣率為4096bps。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6為E2PROM,標(biāo)準(zhǔn)1 接口，用于存儲(chǔ)配置參數(shù)和能量參數(shù)。所述時(shí)鐘電路12采用專門的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片RX-8025T，標(biāo)準(zhǔn)12C接口具有溫度補(bǔ)償功能，全溫度范圍內(nèi)精度誤差小于5ppm，此外該芯片還自帶日歷轉(zhuǎn)換功能，操作簡(jiǎn)單。 所述三相諧波電能表還包括與諧波計(jì)量單元2連接的按鍵模塊11，按鍵模塊11用于顯示頁(yè)面切換，包括上翻、下翻按鍵和編程鍵功能。[0022] 工作原理AD前端電路3對(duì)電網(wǎng)中的三相電壓、三相電流進(jìn)行濾波、縮小，然后送至三相電能計(jì)量單元1進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率等電能參數(shù)，并存儲(chǔ)AD采樣值；然后諧波計(jì)量單元2定時(shí)讀取三相電能計(jì)量單元1中的電能參數(shù)，并對(duì)AD采樣值進(jìn)行FFT算法處理，最終計(jì)算出三相電壓、三相電流的諧波分量；當(dāng)消耗的電能累計(jì)達(dá)到IKWH時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6進(jìn)行一次寫操作；本實(shí)用新型還提供RS485、紅外接口與外界設(shè)備(PC或數(shù)據(jù)終端)進(jìn)行通訊。
權(quán)利要求1.一種三相諧波電能表，其特征在于它包括三相電能計(jì)量單元(1)、諧波計(jì)量單元 ⑵、AD前端電路(3)、三相電流互感器⑷、液晶顯示器(5)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(6)、紅外通訊模塊 (7)、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊(8)、時(shí)鐘電路(12)和電源模塊；三相電流互感器G)、AD前端電路⑶和三相電能計(jì)量單元⑴順次連接，三相電能計(jì)量單元⑴與諧波計(jì)量單元⑵之間通過(guò)SPI通訊接口連接；紅外通訊模塊(7)、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊(8)分別通過(guò)UART通訊接口與諧波計(jì)量單元( 連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(6)、時(shí)鐘電路(1 通過(guò)IO 口模擬1 總線與諧波計(jì)量單元( 連接；液晶顯示器( 與諧波計(jì)量單元( 連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相諧波電能表，其特征在于所述AD前端電路(3)包括電流采集電路(9)和電壓采集電路(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相諧波電能表，其特征在于所述三相電能計(jì)量單元 (1)為 MSP430F47197 芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相諧波電能表，其特征在于所述諧波計(jì)量單元(2) 為L(zhǎng)M3S1968芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種三相諧波電能表，它包括三相電能計(jì)量單元、諧波計(jì)量單元、AD前端電路、三相電流互感器、時(shí)鐘電路、液晶顯示器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、紅外通訊模塊、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)鐘電路和電源模塊；三相電流互感器、AD前端電路和三相電能計(jì)量單元順次連接，三相電能計(jì)量單元與諧波計(jì)量單元之間通過(guò)SPI通訊接口連接；紅外通訊模塊、RS485電平轉(zhuǎn)換模塊分別通過(guò)UART通訊接口與諧波計(jì)量單元連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路通過(guò)IO口模擬I2C總線與諧波計(jì)量單元連接；液晶顯示器與諧波計(jì)量單元連接。本實(shí)用新型能降低制造成本，提高諧波計(jì)量的精度，保護(hù)供電系統(tǒng)和非諧波源用戶的利益。
文檔編號(hào)G01R22/06GK202057725SQ20112016043
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者于廣游, 張曉杰, 趙振東 申請(qǐng)人:利爾達(dá)科技有限公司