ADE7755芯片在電表計(jì)量中的應(yīng)用優(yōu)勢

劉志華，楊國強(qiáng)

（國網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司，河北 廊坊650000）

電子式電能表在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中的應(yīng)用已經(jīng)普及，特別是在一戶一表的電能計(jì)量工作制度下，需要在合理控制功耗水平的同時(shí)，提高電能計(jì)量裝置的線性度水平、溫度水平、過載水平，提高電能計(jì)量的精確度，降低計(jì)量誤差。

ADE7755作為當(dāng)前技術(shù)條件支持下新一代的電表專用芯片，在提高電表計(jì)量整體質(zhì)量方面發(fā)揮著不容小覷的重要作用。結(jié)合大量ADE7755在電表計(jì)量中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來看，對(duì)ADE7755芯片的合理應(yīng)用能夠使電表計(jì)量裝置更具準(zhǔn)確度優(yōu)勢，且兼顧成本的低廉以及設(shè)計(jì)方案的簡單特點(diǎn)。從這一角度來說，電力調(diào)度管理人員所獲取的有關(guān)電能計(jì)量的數(shù)據(jù)也將更加準(zhǔn)確。以上優(yōu)勢使得ADE7755在電表計(jì)量中所占有的發(fā)展空間更加顯著。本文針對(duì)ADE7755在電表計(jì)量中所涉及到的相關(guān)問題進(jìn)行探討，具體分析如下。

1 ADE7755工作原理

ADE7755是一種能夠提供高精度保障的電能測量集成電路，ADE7755所對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)行IEC1036規(guī)范中對(duì)于電能測量集成電路的準(zhǔn)確度要求。由于ADE7755僅在ADC電路以及基準(zhǔn)源電路中應(yīng)用模擬電路，其他信號(hào)位置（包括濾波位置以及相乘位置在內(nèi)）均應(yīng)用數(shù)字電路?；谶@一特性，使得ADE7755除了能夠滿足電表精度方面的要求以外，更具有了在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行的優(yōu)勢。ADE7755工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 ADE7755工作原理示意圖

結(jié)合圖1來看，ADE7755參與電表計(jì)量的工作原理為：在ADE7755當(dāng)中有兩路16位∑－△ADC電路，該電路在正常運(yùn)行狀態(tài)下能夠?qū)㈦娐穫鞲衅餮b置以及電壓傳感器裝置所輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字量模式。電流通道所配置的ADC電路前段設(shè)置可編程增益放大器裝置，該放大器裝置輸出通過一個(gè)相位校正電路連接高通濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流信號(hào)當(dāng)中直流分量部分的過濾處理（在此過程當(dāng)中，相位校正電路的主要價(jià)值在于對(duì)高通濾波器正常運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的相位超前部分進(jìn)行消除），這一措施使ADE7755在電表計(jì)量中對(duì)于有功功率的計(jì)算精度得到提升。在此基礎(chǔ)之上，高通濾波器裝置輸出的數(shù)字量與電壓通道ADC電路在轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)字量進(jìn)行相乘處理，再經(jīng)過低通濾波器進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)有功功率分量的合理提取。在此基礎(chǔ)之上，低通濾波器所輸出的數(shù)字量再經(jīng)過數(shù)字頻率轉(zhuǎn)化器處理以后，生成對(duì)應(yīng)的有功功率以及校準(zhǔn)頻率（如圖1中，F(xiàn)1以及F2均為有功功率端，F(xiàn)C則為校準(zhǔn)功率端），其中，有功功率端負(fù)責(zé)獲取電表計(jì)量相關(guān)的數(shù)據(jù)，而校準(zhǔn)功率端則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)功率的靈活校準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)之上，電源檢測電路針對(duì)模擬電壓取值進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)督控制，在檢測到模擬電壓取值低于4±0．005 V的情況下，ADE7755將執(zhí)行復(fù)位操作，這一操作能夠確保ADE7755相關(guān)器件在上電或掉電工況下均能夠正常完成啟動(dòng)動(dòng)作。

2 ADE7755性能優(yōu)勢

ADE7755是一款能夠應(yīng)用于單向配電系統(tǒng)中的高精度電能計(jì)量裝置，屬性為IC計(jì)量裝置。在電力系統(tǒng)中引入ADE7755，能夠提供建立在輸電線電壓計(jì)算以及電流計(jì)算基礎(chǔ)之上的有功功率，同時(shí)有功功率數(shù)據(jù)的計(jì)量可以進(jìn)一步細(xì)化為瞬時(shí)值、平均值這兩個(gè)方面。從結(jié)構(gòu)組成的角度上來說，在ADE7755當(dāng)中，ADC電路以及參考電壓電路均表現(xiàn)為模擬形態(tài)，其他各種信號(hào)處理與運(yùn)算均在數(shù)字域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。因此，ADE7755最大的優(yōu)勢在于：能夠根據(jù)環(huán)境的不同，在時(shí)間變化的背景之下，最大限度地提供電能計(jì)量精度以及穩(wěn)定性方面的保障。更加關(guān)鍵一點(diǎn)在于：ADE7755在進(jìn)行電能計(jì)量中所對(duì)應(yīng)的電流通道能夠提供基于高增益的工作模式，由此可以在不造成動(dòng)態(tài)范圍損失的前提下，實(shí)現(xiàn)與低阻值分流電阻器的高效連接。除此以外，兩個(gè)通道之間的增益校準(zhǔn)并不在ADE7755器件范圍內(nèi)開展，由此能夠避免對(duì)ADE7755正常計(jì)量工作產(chǎn)生不良影響。最后，從結(jié)構(gòu)封裝的角度上來說，ADE7755封裝模式為SSOP，對(duì)于ADE7755常見的負(fù)載條件而言，本模式下均能夠提供建立在低頻以及高頻基礎(chǔ)之上的同步輸出，這一點(diǎn)對(duì)于提高ADE7755電能計(jì)量精確度意義重大。

3 ADE7755在電能計(jì)量中的應(yīng)用

在通過電路連接方式將ADE7755應(yīng)用于電能計(jì)量的過程中，可以應(yīng)用精密電阻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)相電壓進(jìn)行分壓處理，從而獲取電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)下所對(duì)應(yīng)的采樣電壓信號(hào)。同時(shí)，以錳銅片為主要材料的分流器裝置能夠同步針對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行取樣，獲取對(duì)應(yīng)的采樣電流信號(hào)。在這種電路連接方案下，若出現(xiàn)負(fù)載持續(xù)性過高的問題，則會(huì)導(dǎo)致錳銅片整體功耗水平明顯增大，分流器裝置可能出現(xiàn)表面發(fā)熱的問題。但對(duì)于常見的民用儀表工作領(lǐng)域而言，此種連接方式適用性強(qiáng)，且成本低廉，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

在這種電路連接方案下，用戶與脈沖輸出下的電能計(jì)量芯片ADE7755之間保持一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用單片機(jī)對(duì)各用戶正常用電行為下所產(chǎn)生的電能脈沖信號(hào)進(jìn)行循環(huán)采集，在電表智能化處理模塊操作下，對(duì)不同用戶的電能使用情況進(jìn)行累計(jì)匯總處理。

需要特別注意的一點(diǎn)是：電子式電表對(duì)電能進(jìn)行計(jì)量的過程會(huì)受到溫度或者增益系數(shù)取值的影響。因此，在不同的溫度以及增益系數(shù)取值條件下，電子式電表所計(jì)量電能數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。但通過對(duì)ADE7755的合理應(yīng)用，使得這一誤差能夠得到有效的消除，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電表計(jì)量精度的可靠保障。

4 結(jié)束語

對(duì)于電子式電能表而言，其實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性電能計(jì)量的核心在于所配置計(jì)量芯片的綜合性能水平。在靈活選擇適宜電能計(jì)量芯片的基礎(chǔ)之上，通過配以外圍器件，能夠使整個(gè)電子式電能表的計(jì)量功能得到準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)。ADE7755芯片的設(shè)計(jì)建立在模擬乘法器以及頻率變化的基礎(chǔ)之上，是當(dāng)前技術(shù)條件支持下最具代表性的電能計(jì)量表芯片。

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