专利名称：基于ade7878芯片的三相谐波电能表的制作方法
技术领域：
基于ADE7878芯片的三相谐波电能表
技术领域：
本实用新型涉及一种电能表，特别涉及一种基于ADE7878芯片的三相谐波电能表。
背景技术：
随着高科技的发展，各种民用用电设备、工业大型用电设备引入的电网污染越来越严重，其中引入交流电网的总及分次谐波含量已成为人们评估电网质量和电能计量不可忽视一个重要参数。而传统的电能表采用常规的电能计量芯片，采样速率和运算速度较慢，仅能提供基本的电流、电压、功率等参数，无法提供与谐波相关的电参数;ADE7878自身除了能提供基本的电流、电压、功率等参数外还能提供总谐波电流、电压、功率，无法提供分次谐波电流、电压、功率等参数。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，能提供包括电流、电压、有功、无功、视在功率、功率因数等与全波相关的电参量，又能提供与之相关的总及分次谐波相关的电参量，实现一个廉价的带谐波测量和计量功能的电能表。上述技术问题通过以下技术方案解决一种基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，包括一用于将各相电流电压模拟信号进行采样并进行模数转化以计算出包括电流、电压、有功、无功、视在功率、功率因数的电参量和总谐波电流、电压、功率的ADE7878芯片；一用于传输所述电参量和总谐波电流、电压、功率给下述MCU模块的I IC通讯通道;—用于传输各相电流电压模拟信号的米样瞬时值给下述MCU模块的DMA通讯通道;及一用于接收所述电参量和总谐波电流、电压、功率及利用接收的各相电流电压模拟信号的采样瞬时值进行快速傅里叶变换计算出所需要的分次谐波电流、电压、功率的MCU模块。还包括一用于分别对输入电能表的ABC三相电流、电压信号进行模拟滤波、电压信号幅值调理以转换为ADE7878芯片能够直接采样的电压信号的前端模拟信号调理电路。所述ADE7878芯片内设有一用于将各相电流电压模拟信号进行采样并进行模数转化为比特流信号的多路ADC模块和一用于利用比特流信号计算出所述电参量和总谐波含量的DSP模块。所述ADE7878芯片内还设有一用于将输入的各相电流电压模拟信号进行模拟放大以给到所述多路ADC模块的可编程增益放大器。还包括一用于从系统外部的ABC相电压信号取电以给本电能表相应的各功能模块提供工作电源的电源电路模块。还包括一用于在系统外部电源断电后继续给本电能表相应的各功能模块提供工作电源的工作电池。所述MCU模块连有一显不模块和一按键模块。所述MCU模块设有用于输入、输出本电表的各种开关量、控制信号以用来与其它设备并网用的辅助端子。所述MCU模块设有通讯接口，所述通讯接口包括RS485、远红外、近红外、GPRS,GSM、CDMA,小无线、以太网中的一种或者几种。所述MCU模块设有一用于提供检定电表计量精度的有无功脉冲输出口。所述MCU模块连有一用于为本电能表提供准确可靠的时间的实时时钟。·所述实时时钟连有一用于为系统外部电源断电后继续给实时时钟提供工作电源的时钟电池。由上述技术方案可见，本实用新型在ADE7878芯片能计算出电流、电压、有功、无功、视在功率、功率因数等与全波相关的电参量和总谐波电流、电压、功率的基础上，并通过MCU模块计算出分次谐波电流、电压、功率，实现一个廉价的带谐波测量和计量功能的电能表。

图I为本实用新型的原理结构图。
具体实施方式如图I所示，本实用新型基于ADE 7878芯片的三相谐波电能表，包括依次连接的前端模拟信号调理电路、ADE7878芯片和MCU模块，前端模拟信号调理电路设有ABC相电压输入端和ABC相电流输入端，ADE7878芯片内设有依次连接的可编程增益放大器、多路ADC模块和DSP模块，可编程增益放大器与前端模拟信号调理电路连接，ADE7878芯片和MCU模块之间设有IIC通讯通道和DMA通讯通道，MCU模块连有实时时钟、显示模块和按键模块，MCU模块设有辅助端子、通讯接口和有无功脉冲输出口 ；在本实施例中，显示模块为LCD液晶显示模块。本电表的电源方案是，设有一电源电路模块和一工作电池，电源电路模块与ABC相电压输入端连接以从系统外部的ABC相电压信号取电并经过电压变换、滤波处理后给本电表相应的各功能模块提供工作电源，工作电池在系统外部电源断电后继续给本电表相应的各功能模块提供工作电源，工作电池为低功耗电池；同时，实时时钟连有时钟电池，时钟电池为系统外部电源断电后继续给实时时钟提供工作电源。本实用新型的工作原理是A、B、C三相电流、电压信号对应从ABC相电流输入端和ABC相电压输入端输入，前端模拟信号调理电路分别对输入电能表的A、B、C三相电流、电压信号进行模拟滤波、电压信号幅值调理等一系列处理，并将其转换为ADE7878芯片能够直接采样的电压信号；ADE7878芯片内部可编程增益放大器根据用户设定需要分别对输入的模拟信号进行模拟放大，然后将该信号传输给芯片内部多路ADC模块(亦称，多路Σ Δ型高精度ADC)，该多路ADC模块分别对各模拟信号进行采样将其转换为比特流信号，模数转化后的比特流信号经过后续一系列数字低通、高通滤波，然后由ADE7878芯片内部高速DSP模块对其进行数字信号处理，完成包括电流、电压、有功、无功、视在功率、功率因数等与全波相关的电参量及总谐波含量的计算，并利用Iic通道(IIC,亦称I2C, Inter-Integrated Circuit,两线式串行总线)将计算出的电参量及总谐波电流、电压、功率传输给MCU模块(亦称，高速数据管理MCU);同时ADE7878芯片利用DMA通讯通道(DMA, Direct Memory Access,直接内存访问)实时将三相电流、电压采样瞬时值(由多路ADC模块采样获得)主动上传给MCU模块，然后由该MCU模块对该上传的各数据进行快速傅里叶(FFT)变换，完成所需要的分次谐波的计算；同时，MCU模块负责管理辅助端子、有无功脉冲输出口、通讯接口、显示模块和按键模块。实时时钟为电表提供准确可靠的时钟，为电表的分时计费、事件记录等提供时标；辅助端子是输入、输出本电表的各种开关量、控制信号以用来与其它设备并网用；显示模块根据用户应用、设计需要提供各种电参量、设置参数、状态信息、用户信息等；按键模块是配合显示模块用来查看电表的各个参数；有无功脉冲输出口是用来提供检定电表计量精度的端口 ；通讯接口包括RS485、远红外、近红外、GPRS、GSM、CDMA、小无线、以太网中的一种或者·几种，主要完成电表与其它外围设备进行信息的交互、参数设定。本实用新型不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单替换，应当属于本实用新型揭露的范围。
权利要求1.一种基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，包括 一用于将各相电流电压模拟信号进行采样并进行模数转化以计算出包括电流、电压、有功、无功、视在功率、功率因数的电参量和总谐波电流、电压、功率的ADE7878芯片； 一用于传输所述电参量和总谐波电流、电压、功率给下述MCU模块的IIC通讯通道； 一用于传输各相电流电压模拟信号的采样瞬时值给下述MCU模块的DMA通讯通道； 及一用于接收所述电参量和总谐波电流、电压、功率及利用接收的各相电流电压模拟信号的采样瞬时值进行快速傅里叶变换计算出所需要的分次谐波电流、电压、功率的MCU模块。
2.根据权利要求I所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，还包括一用于分别对输入电能表的ABC三相电流、电压信号进行模拟滤波、电压信号幅值调理以转换为ADE7878芯片能够直接采样的电压信号的前端模拟信号调理电路。
3.根据权利要求I或2所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，所述ADE7878芯片内设有一用于将各相电流电压模拟信号进行采样并进行模数转化为比特流信号的多路ADC模块和一用于利用比特流信号计算出所述电参量和总谐波含量的DSP模块。
4.根据权利要求3所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，所述ADE7878芯片内还设有一用于将输入的各相电流电压模拟信号进行模拟放大以给到所述多路ADC模块的可编程增益放大器。
5.根据权利要求I或2所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，还包括一用于从系统外部的ABC相电压信号取电以给本电能表相应的各功能模块提供工作电源的电源电路模块。
6.根据权利要求I或2所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，还包括一用于在系统外部电源断电后继续给本电能表相应的各功能模块提供工作电源的工作电池。
7.根据权利要求I或2所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，所述MCU模块设有用于输入、输出本电表的各种开关量、控制信号以用来与其它设备并网用的辅助端子。
8.根据权利要求I或2所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，所述MCU模块设有通讯接口，所述通讯接口包括1 485、远红外、近红外、6 1 、63]\1、00祖、小无线、以太网中的一种或者几种。
9.根据权利要求I或2所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，所述MCU模块设有一用于提供检定电表计量精度的有无功脉冲输出口。
10.根据权利要求I或2所述的基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，其特征在于，所述MCU模块连有一用于为本电能表提供准确可靠的时间的实时时钟,所述实时时钟连有一用于为系统外部电源断电后继续给实时时钟提供工作电源的时钟电池。
专利摘要本实用新型公开了一种基于ADE7878芯片的三相谐波电能表，包括一用于将各相电流电压模拟信号进行采样并进行模数转化以计算出包括电流、电压、有功、无功、视在功率、功率因数的电参量和总谐波含量的ADE7878芯片；一用于传输所述电参量和总谐波电流、电压、功率给下述MCU模块的IIC通讯通道；一用于传输各相电流电压模拟信号的采样瞬时值给下述MCU模块的DMA通讯通道；及一用于接收所述电参量和总谐波电流、电压、功率及利用接收的各相电流电压模拟信号的采样瞬时值进行快速傅里叶变换计算出所需要的分次谐波的MCU模块。
文档编号G01R22/06GK202583318SQ20112052194
公开日2012年12月5日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者任智仁, 贾俊, 黄杰, 吴海强 申请人:珠海中慧微电子有限公司