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2.1CSE7780 ADC参数设计
以设计一款额定电压220V(Un)、10(60)A电流规格、表常数为1600imp/KWh的电表为例,由于电流输入通道允许输入最大信号为±700mV的峰峰值(有效值为495mVrms),10(60)A的表考虑到通道A发热的情况,可选择200~250微欧的锰铜,若以250微欧的锰铜来采样,在Imax=60A时,通道A的采样信号为60A*250μΩ=15mV,由于电流通道A的允许最大输入信号为495mV,因此电流通道的增益选择可配置成16,通道B采用2500:1的互感器;负载电阻10Ω,电流通道B增益设置为1。电压通道允许最大输入信号为±700mV的峰峰值,考虑到电压会有130%Un过压,可将电压采样信号通过网络电阻将220V交流电压信号降至220mV左右,电压通道增益选择为1。
通过上述的论述,我们需将电流通道A的增益设置为16,电流通道B的增益设置为1,电压通道的增益设置为1,因此SYSCON寄存器应设置为00C0H。
2.2.HFConst寄存器的设置
电表常数EC为1600imp/KWh;Vu=0.22V;Vi=10A*0.00025Ω*1*0mV;EC=1600;Un=220V;
Ib=10A。根据公式HFConst= INT[39.3143*Vu*Vi*1011/(EC*Un*Ib)],可得HFConst=2*H,因此写入HFConst寄存器的值应为2*H。
2.3.其他计量控制寄存器配置
启动电流的配置:在Un、Ib的情况下,有功功率寄存器PowerA的数值为1A375D7H,按照要求在0.4%Ib的情况下能够正常启动,则Pstar寄存器可配置为0.2%Ib有功功率对应的数值pstar=00D6H(Pstart对应的是PowerA的高16位,计算出的PowerA 是24'h00D6C3)。
能量累加模式的配置:由于需要计量正反有功能量,因此我们须将能量累加模式配置成正反向功率都参与累加,累加方式是代数和方式,负功率有REVQ符号指示,使能PF脉冲输出及有功电能寄存器累加,即可将EMUCON配置为0001H。
2.4.校表寄存器的配置
a.有功功率校准
功率增益校正:在输入信号为Un、Ib的情况下,从校表台获得通道A的误差为err:
如果Pgain>=0,则GPQA=INT[Pgain*215],反之若Pgain<0,则GPQA=INT[216 +Pgain*215]。
通道B的功率校准可通过配置GPQB来实现,方法与校正通道A的相同。
相位校正:在PF=0.5L,输入信号为100%Un、100%Ib的情况下,从校表台上获得的误差为err,则相位误差补偿为:
对50Hz的电网而言,PHSA有0.020/LSB的关系,则:如果θ>=0,PHSA =INT(θ/0.020);如果θ<0,PHSA =INT(28+θ/0.02)-96。
通道B的相位校正可通过配置PHSB来实现,方法与校正通道A的相同。
有功功率失调校正:在小信号1.0的情况下,如果小信号偏差较大,可通过调整有功功率失调校正寄存器来修正小信号的偏差。
在PF=1.0,Vu=Un,Vi=0的情况下,等待DPUDIF的更新,通过MCU获取PowerA的值,读取若干次去平均值,取平均值的补码的后4位写入APOSA校正寄存器。
通道B的有功功率失调校正可通过配置APOSB来实现,方法与校正通道A的相同。
图3:功率校正流程图
b.有效值校准
有效值的校正流程如图4所示,先校正电流的失调,校正失调后,再进行A/B通道电流转换系数KIA/KIB及电压转换系数KU的计算,在 PF=1.0、Vu=100%Un、Vi=Ib的情况下读取IARMS、IBRMS寄存器的数值,根据公式KIA=IARMS/Ib可得到电流通道A的转换系数,按同样的方法可得电流通道B的转换系数KIB及电压通道的转换系数KU。
图4:有效值校正
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