ADE7758在新型電能監(jiān)控系統(tǒng)中的應用與研究

摘要：為了滿足當今企業(yè)電能監(jiān)控系統(tǒng)的需求，達到低成本、高精度、簡化設計的目的，提出了一種使用三相電能計量集成電路ADE7758分時實現(xiàn)單相、三相電能監(jiān)控功能的解決方案。通過實際開發(fā)、測試，確定芯片在該方案中的硬件電路設計、驅動開發(fā)、企業(yè)用戶應用程序實現(xiàn)和實際使用過程中的校準方法，提供了實際電能監(jiān)控過程中的數(shù)據(jù)。根據(jù)此對計量方案的繼續(xù)優(yōu)化進行了探討。
關鍵詞：ADE7758；驅動程序；應用程序；校準

0 引言
伴隨我國經濟的飛速發(fā)展，用電緊張的情勢日益嚴峻。為緩解社會用電緊張的局面，現(xiàn)今諸多企業(yè)采用了單相市電、三相柴油發(fā)電互補使用的方法，緩解居民用電緊張情況。企業(yè)作為用電大戶，電能供給狀況直接影響到企業(yè)的經濟效益，需要實時進行電能監(jiān)控，以達到及時自身調節(jié)、節(jié)約電能和提高生產效率的目的。企業(yè)電能監(jiān)控部分普遍采用美國模擬器件公司(ADI)推出的電能計量集成電路，分別計量單相電和三相電，這不僅需要2塊集成電路，而且在單相電、三相電切換的環(huán)節(jié)也需要通過硬件實現(xiàn)，很容易產生誤差。ADI公司2003年底推出的ADE7758三相電能計量集成電路，內部具有單相電、三相電切換計量功能，通過實際開發(fā)、測試，完善了使用一片ADE7758分時實現(xiàn)單相、三相電能監(jiān)控的方案，避免了因為硬件切換所造成的誤差。通過實測數(shù)據(jù)可以得出這種方案具有較高的計量精度；改變了以往使用多塊芯片計量的理念，對于降低企業(yè)電能監(jiān)控系統(tǒng)的成本和提高電能監(jiān)控自動化水平具有突出意義。

1 基于ADE7758的硬件電路設計
1．1 芯片功能介紹
ADE7758是一塊高精度的三相電能計量集成電路，可以完成對有功功率、無功功率、視在功率和有效值的計算，兼容三相三線和三相四線制電路，并且具備每一相的單獨配置、校準的特性。它具有3對差分電壓輸入，分為3個電壓輸入通道和3個電流輸入通道，最大輸人電壓±0．5V，有一個與SPI兼容的串行口，可以與微處理器完成通信。因此ADE7758可以很好地適應三相電能監(jiān)控的多種需求。
1．2 新型電能監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案
由于企業(yè)供電采用三相電與單相電相結合的方式，用于企業(yè)電能監(jiān)控的設備必須滿足對于單相、三相電能監(jiān)控的需求。以往這類設備都是使用專用的電能計量芯片，比如三相電能計量使用ADE7758，單相電能計量使用ADE7753，這種在一個監(jiān)控系統(tǒng)中使用兩種計量芯片的方案不可避免地造成了電能計量誤差。為降低這種計量誤差，開發(fā)者需要以提高成本為代價采取額外的隔離措施。根據(jù)ADE7758單獨配置、校準各相電能的特點，完全可以只使用一片ADE7758，分時完成對于三相電和單相電的監(jiān)控需求，因此提出了一個使用ADE7758分時完成單相電、三相電電能計量的方案框圖如圖1所示。

在該方案中，利用包含電壓互感器和電流互感器的前端處理電路，將輸入信號處理為符合ADE7758差分輸入電壓±0．5 V的要求的電壓信號。用戶可以通過鍵盤控制微處理器，使ADE7758計算得到需要的電壓有效值、電流有效值、功率值等，并輸出液晶顯示。而單相和三相電能監(jiān)控方式之間的轉換則完全通過軟件控制ADE7758內部有效輸入通道實現(xiàn)。