ADE7758在新型電能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究
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4 ADE7758在實際使用中的校準(zhǔn)方法
ADE7758的用戶手冊給出了有關(guān)電流、電壓有效值通道以及功率計算校準(zhǔn)原理和算法，在ADE7758實際使用之前必須經(jīng)過正確的校準(zhǔn)過程，否則會出現(xiàn)較大誤差。因為該方案是使用ADE7758分時實現(xiàn)三相、單相電能監(jiān)控功能，因此校準(zhǔn)時首先需要對于兩種情況分別設(shè)置，對LCYCMODE寄存器和MASK寄存器進行配置。校準(zhǔn)單相，LCYCMODE寄存器的第4位置1，MASK寄存器第10位置1，表示允許A相過零檢測和過零中斷；校準(zhǔn)三相，LCYCMODE寄存器的第4，5，6位置1，MASK寄存器第10，11，12位置1，表示三相都允許過零檢測和過零中斷。ADE7758測量出來的數(shù)據(jù)用二進制表示，因此第一步校準(zhǔn)工作就是完成二進制的轉(zhuǎn)換，即得到LSB(二進制的最低有效位代表的實際數(shù)據(jù)量)，算法為：準(zhǔn)確值／測量值=LSB。比如準(zhǔn)確值為220 V，從ADE7758的VRMS寄存器讀出的數(shù)據(jù)為二進制表示的浮點數(shù)，即測量值。利用上面的公式得到VRMS寄存器的一位最低有效位所代表的電壓數(shù)值，即LSB。
電流有效值和電壓有效值的校準(zhǔn)算法為：
式中：IRMS，VRMS為電流、電壓測量值；IRMS0，VRMS0為電流、電壓準(zhǔn)確值；IRMSOS，VRMSOS為需要得到的電流、電壓的offset(誤差補償量)。根據(jù)該算法，在獲得準(zhǔn)確值和測量值后，可以得到誤差補償量。該方案在實際校準(zhǔn)過程中，為進一步降低誤差，采用了更加準(zhǔn)確的多次測量求平方根的方法得出測量值，再利用LSB的算法和誤差補償量的算法獲得相應(yīng)的LSB和offset。
之后就是進行功率的校準(zhǔn)，包括有功功率、視在功率和無功功率。因為xWG／xVARG／xVAG三相9個寄存器是用來對平均功率進行縮放的，將使功率校準(zhǔn)更加精確，但給后續(xù)的校準(zhǔn)帶來巨大的計算量，所以首先需要對它們進行清零；然后就是如同有效值的校準(zhǔn)一樣，需要設(shè)法獲得功率的LSB和offset。以有功功率為例，首先設(shè)定電流、電壓的準(zhǔn)確值，然后分別讀出AWATTHR，BWATTHR，CWATTHR的三相有功功率累計量。在此還是利用移動時間戳的方法，得到首次的時鐘節(jié)拍，然后重復(fù)前面的讀取操作，獲得當(dāng)前時鐘節(jié)拍，兩次時鐘節(jié)拍相減，得出累計時間：有功功率的準(zhǔn)確值=電流準(zhǔn)確值*電壓準(zhǔn)確值／累計時間，利用：LSB=準(zhǔn)確值／測量值，得到有功功率的LSB。有功功率的offset計算公式為：
同樣利用移動時間戳的方法，可以求出有功功率的offset。其中，IMIN需要額外設(shè)置一個準(zhǔn)確值，之前的準(zhǔn)確值則為JTEST，LINECYC就是通過OSTimeGet()函數(shù)得到的兩次累計時間。
在得到電流有效值、電壓有效值、有功功率的LSB和offset之后，基本完成了校準(zhǔn)工作，最后通過ADE7758獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過LSB和offset的修正后，得到的實際測量數(shù)據(jù)如表1所示。ADE7758的用戶手冊給出的誤差低于0．1％，在實際組裝系統(tǒng)與測試過程中，不可避免會產(chǎn)生人為誤差，比如互感器的固定螺釘松緊不同會改變輸入電阻，造成電壓額外消耗；互感器部分的幾個較小阻值的1％精度電阻精度不足，造成分壓比例的不同等。經(jīng)過研究，如果需要進一步提高精度，可以從提高電阻精度和改善系統(tǒng)組件固定方法兩方面進行改進。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/177635.htm
5 結(jié)語
區(qū)別于傳統(tǒng)電能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，本文提出了一種ADE7758分時實現(xiàn)單相、三相電能監(jiān)控功能的解決方案，很好地滿足了企業(yè)用戶對于多種電能實時監(jiān)控的需求，并且具有低成本、高度自動化的特點，應(yīng)用前景十分廣闊。對于ADE7758在新方案中的使用做了詳細(xì)的研究和實驗，通過實際開發(fā)、測試，獲得了許多與芯片的底層驅(qū)動、應(yīng)用程序、校準(zhǔn)過程有關(guān)的寶貴經(jīng)驗和實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，為進一步完善方案打下了良好的基礎(chǔ)。
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