電子式電能表的工作原理為:由分壓器完成電壓取樣,由取樣電阻完成電流取樣,取樣后的電壓、電流信號由乘法器轉換為功率信號,經V/F變換后,輸出的脈沖信號推動計數器工作,如果是智能電表,則將脈沖信號輸入單片機系統進行處理。
要完成上述功能,就要采用專用的電功率測量芯片,其中最常用的AD7755就是一種高精度的電功率測量芯片,其內部的乘法器是數字型乘法器。
AD7755的功能框圖見圖 1,引腳見圖2。它輸出的脈沖信號可以直接驅動計數器的步進電機。AD7755的性能測試電路見圖3。其中V1P、V1N為電流傳感器的模擬輸入端,V2P、V2N為電壓傳感器的模擬輸入端。按圖中SCF、S1、SO的接法,CF輸出頻率是F1和F2的16倍。

圖1 AD7755內部框圖

圖2 AD7755引腳排列

圖3 AD7755性能測試電路

圖4 AD7755信號處理框圖
AD7755的信號處理框圖見圖4。兩個ADC分別對來自CH1(交流電流取樣)和CH2(交流電壓取樣)的電壓信號進行數字化,這兩個ADC都是16位的數模轉換器。電流通道內的高通濾波器(HPF)濾掉電流信號中的直流分量,從而消除了曲于電流或電壓失調所造成的有功功率計算上的誤差。瞬時功率由電壓信號和電流信號直接相乘得到,通過低通濾波器(LPF)得到有功功率。再經電壓一頻率轉換,引腳F1和F2以較低頻率形式輸出有功功率平均值,此脈沖推動計數器計數,引腳CF以較高頻率形式輸出有功功率瞬時值,用于儀表校驗,由于其輸出頻率羅高,便于進行處理,因此本文利用CF輸出的脈沖信號作為測量信號。 |