基于ADE7755的帶CAN總線的工業(yè)用電度表設(shè)計(jì)方案
王文波 郭世明
引言
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專用集成芯片技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)工業(yè)用電度表的計(jì)量精度和電量數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性的要求在不斷提高。我國目前電力機(jī)車上裝備的電度表基本上都是傳統(tǒng)的機(jī)械式電度表，雖然機(jī)械式電度表存在抗干擾和抗震動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，但是其精度差，電量數(shù)據(jù)需要人為讀數(shù)不能實(shí)時(shí)傳輸?shù)缺锥恕榱烁倪M(jìn)現(xiàn)有機(jī)車上使用的電度表，根據(jù)美國AD公司推出的電量計(jì)量專用芯片ADE7755，提出了一種新型的電量計(jì)量方案。根據(jù)本方案設(shè)計(jì)的電度表除具有精度高、抗干擾和電量數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳輸?shù)墓δ芡�，還具有可以修改電度表初值的優(yōu)點(diǎn)。
硬件電路設(shè)計(jì)
目前廣泛使用機(jī)械式、電磁型和機(jī)電型等電度表普遍存在一個(gè)不能實(shí)時(shí)傳輸電量數(shù)據(jù)的缺陷，且各自又有或精度差或抗干擾能力差等弱點(diǎn)。作者結(jié)合當(dāng)前普遍流行的現(xiàn)場總線技術(shù)和AD公司的ADE7755電量計(jì)量專用芯片以及飛利普公司的P87C591單片機(jī)，提出了一種能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸且具有抗干擾能力的電量計(jì)量方案。總體電路框圖如圖1所示：
圖1 總體電路框圖
圖 1中，由PT和CT在電網(wǎng)中測得相應(yīng)的電壓和電流信號(hào)，送到ADE7755中進(jìn)行電量計(jì)算，算出來的功率值分兩種，一種是低頻的平均功率值，送往機(jī)電式電度表用于顯示；另一種是高頻瞬時(shí)功率值，送入帶CAN總線控制器的P87C591單片機(jī)，根據(jù)上位機(jī)的要求算出目前使用的電量值，并通過CAN總線，與上位機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通信。
其中電壓輸入通道(V2N，V2P)輸入電壓信號(hào)是PT測得的電壓信號(hào)在經(jīng)過預(yù)防電磁干擾作用的鐵氧體和衰減網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入的。
在電流和電壓信號(hào)的輸入端，進(jìn)行了相應(yīng)的濾波處理，以增強(qiáng)抗干擾能力。
ADE7755工作原理
若電壓U(t)和電流I(t)均為正弦波，且：
則瞬時(shí)功率P(t)為
平均功率P為：
ADE7755 是一種采用電壓和電流直接相乘的方法得到瞬時(shí)有功功率，再由瞬時(shí)有功功率求出平均有功功率。如圖2所示，由電壓傳感器和電流傳感器得到電壓和電流信號(hào)分別經(jīng)兩路A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入電壓通道V2N、V2P和電流通道V1N、V1P。電流通道中的高通濾波器是用來濾除電流分量中的直流電流，以便減小電流直流分量對(duì)瞬時(shí)有功功率計(jì)算的影響。經(jīng)濾波后的電壓和電流信號(hào)經(jīng)乘法器相乘后，所得的信號(hào)經(jīng)低通濾波器后濾掉交流分量后，得到的直流分量就是瞬
