用ADE7758设计多功能电能测量表
基于ADE7758三相多功能电表的设计(精)

基于ADE7758三相多功能电表的设计蔡泽彬,邓磊(空军雷达学院基础部,武汉430019)摘要:针对采用ADE7755作为电能计量芯片而设计的电表存在着功能简单和精度低等缺点,提出了一种新型数字式三相多功能电表的设计方案.该方案采用ADE7758芯片和PIC16C76芯片进行设计,电表不仅能计量多种电能参数以满足不同的实际需求,而且可对ADE7758片内寄存器的参数进行微调,使其达到很高的计量精度.关键词:三相多功能电表;电能计量;中断程序中图分类号:TN79文献标识码:A目前已生产的计量三相三线和三相四线电能的电表,一般采用3片ADE7755芯片分别对每一相线的有功电能进行单独计量,再叠加得到三相总有功电能的设计方案,这种方案不仅电能计量电路在电路板上所占空间大、线路密集,造成电表抗干扰能力差,成本较高,而且电能计量芯片的参数不可调等局限使得电表计量精度较低.美国AnalogDevices公司2005年新推出了专门用于计量三相电量多功能的ADE7758芯片,该芯片不仅能计量各相的有功、无功、视在功和电流、电压等各种参数,可对芯片内的工作模式寄存器进行不同设置,适用于三相三线和三相四线电网的工作环境,还可对芯片的增益和偏移寄存器中参数进行微调,提高电表的计量精度.美国Microchip公司生产的PIC16C76芯片主要执行单周期指令,运行速度快,且抗干扰能力强.采用PIC16C76作为整个电路系统的控制芯片,采用ADE7758作为三相电能的计量芯片,设计出的三相多功能电表在很大的量程内误差都能控制在±0.2%之内,达到1.0级电表的精度要求.作,采用三相供电的方式.每一相交流电压经过一个专用的BT104型号变压器,可提供两组+12V和一组+9V的交流低电压,两组+12V输出线圈间的最大隔离电压为2400V,其中一组+12V输出线圈与+9V输出线圈间的最大隔离电压为2400V,但另一组+12V输出线圈与+9V输出线圈间的最大隔离电压只有1200V.由于在实际使用过程中RS485接口电路与电表内部电路间的静电电势差可能相当大,同时为了在三相都掉电后有几十毫秒的供电时间使PIC单片机仍能正常工作进行电量数据保存处理,所以第1组+12V电源供RS485接口电路使用,第2组+12V电源供中央控制和红外通讯电路使用,第3组+9V电源供电能计量电路使用.IAIBICµçÁ÷²ÉÑùµçѹ²ÉÑù+9V+12V+12VUAUBUC1电表的硬件设计电表电路主要分为2大部分,第一部分电路主要采用ADE7758芯片对三相电能进行计量,第二部分电路由PIC16C76单片机执行程序实现电表各种功能.电表的原理框图如图1所示.图1DTS(X)150型三相多功能电表原理框图1.2电能计量电路由3个精密电流互感器提供每相的电流信号.对于不同规格的电表,采用了不同电流变换比例1.1供电电路为了确保在缺相供电情况下能够继续正常工收稿日期:2007-03-27;修订日期:2007-04-13作者简介:蔡泽彬(1976184空军雷达学院学报2007年的互感器,由3路电阻网络分压得到每相的电压信号.将电流信号和电压信号接入电能计量芯片ADE7758,由ADE7758将电流信号和电压信号先进行采样、A/D(模/数)转化和相位校准,再将电流和电压进行计算,得到每相的有功、无功和视在功3种电能,并将3种电能累加到ADE7758对应的寄存器中,同时输出有功脉冲和无功(或视在功)脉冲.为了避免外界电网通过电能计量电路对中央控制电路的干扰,电能计量电路与中央控制电路在电路印制板上最少需要6cm 的隔离间距,电路间的数据传输通过高速光耦实现.1.3中央控制电路中央控制电路由单片机PIC16C76构成,控制整个电表的正常运作:监控ADE7758的工作状态,从ADE7758寄存器中读取每相的有功、无功、视在功电能和电流、电压值,输出到数码管显示,保存数据到E2PROM中以防止停电时数据丢失,实现对键盘操作的响应,以及处理与红外手掌机或者远程计算机的数据通讯等.当RS485接口电路连接远程计算机时,为了避免由于外部连接线路与内部线路间存在巨大电势差从而将内部器件击穿,以及防止外部线路对电表内部电路正常信号的干扰,在硬件设计上RS485接口电路与中央控制电路之间也采用了光电隔离方式.2电表的软件设计在电表的软件程序中分为主程序和中断程序2大部分.主程序用于实现电表的每一项功能,中断程序用于暂停主程序的运行,发送显示代码给数码管,同时检测电能脉冲、键盘操作和数据通讯事件是否发生.假如有事件产生则将对应的标志位置1,退出中断程序后继续执行主程序,主程序则根据标志位来确定是否需要调用相应的处理子程序.由于PIC16C76仅有8级硬件堆栈和程序跨越4个分区的特殊性,所以在编写程序时需要注意程序中嵌套子程序的层次和调用的子程序是否跨区,否则会出现程序跑飞或者芯片自动复位的现象.2.1主程序的设计在主程序中按实现的功能可分为9个模块.第1个模块实现上电后对电表的初始化和设置.先对单片机的工作模式进行设置,再从E2PROM中读取ADE7758的工作参数,写入ADE7758使其能正确计量电能;从E2PROM中读取所有历史电能存放到单片机内部寄存器中;从E2PROM 中读取表号和密码等通讯参数,使得能与外部主机进行正确的数据通讯.第2个模块对电压值进行检测判断,当连续3次检测到的电压都低于程序设定值时,则调用子程序保存所有电能,防止电路数据的丢失.第3个模块对总有功脉冲和总无功脉冲进行计数得到总有功和总无功电能.第4个模块负责更新显示缓冲区的内容,把单片机内部寄存器中的电能由十六进制转换为十进制,再转换为LED显示代码存放到显示缓冲区中.第5个模块实现与外部通讯的功能,分为发送数据和接收数据2个子程序.第6个模块对键盘操作进行响应,通过键盘操作可对ADE7758电能计量相关的参数进行微调,使电表的电能计量误差控制在很小的范围内.第7个模块从ADE7758寄存器中读取A、B、C三相的有功、无功和视在功,再乘以不同的系数(不同规格的电表系数不同)后,然后累加到单片机的内部电能寄存器中.第8个模块分别计算有功、无功和视在功的总功率,以及计算总功率的因数.第9个模块从ADE7758寄存器中读取电压、电流、温度和频率值.执行完后直接跳转到第2个程序模块的入口,开始了新一轮的循环.主程序流程如图2所示.初始化掉电检测脉冲累加总功更新显示内容通讯处理键盘处理读取各相电能计算总功率读取电流和电压图2主程序流程2.2中断程序的设计中断程序中采用了2ms周期定时触发查询事件处理的方法.设定时器T1时间为2ms,则每隔2ms产生一次中断,在2ms内由主程序查询并处理需处理的事件.当中断时进入中断程序检测事件是否发生,对于发生的事件就在相应的标志位上置1,中断程序返回后,进入主程序根据标志位来判断是否需要对该事件进行处理,处理完后对相应的标志位清零.在中断程序中分为输出显示、检测脉冲、判断第3期蔡泽彬,等:基于ADE7758三相多功能电表的设计185键盘操作、处理红外通讯和设置定时器5部分.在中断入口先保护中断现场,特别需要注意保护现场的顺序.第1部分将显示缓冲区中数据转移到SSPBUF寄存器中,通过SPI接口将数据发送出去.第2部分检测总有功脉冲和总无功脉冲,为了防止由于干扰引起的误判,连续4次检测到低电平才认为该脉冲有效,同时置标志位由主程序的脉冲累加总功模块进行处理.第3部分判断显示端口(跟键盘复用I/O)是否有键盘操作,当检测到低电平时表示有键盘的操作,置相应的标志位在主程序中进行处理.为了节省片内寄存器的资源,数据通讯和键盘操作使用相同的缓冲区,所以在通讯时对键盘的操作无效,确保了缓冲区内的数据不冲突.第4部分调用通讯处理子程序中包括发送和接收两个子程序,主要负责对数据包中每个字节的发送和接收.第5部分将所有定时变量加1,并设置定时器T1下次中断的时间,最后恢复中断现场后中断返回.中断程序流程如图3所示.中断进入保护现场发送显示缓冲区数据数写入ADE7758片内工作寄存器中,例如根据电表的规格和脉冲常数确定ADE7758片内APCFDEN和VARCFDEN寄存器的值,才能使ADE7758输出的有功脉冲和无功脉冲符合设计要求.由于不同规格的电表在硬件上选用了不同规格的电流互感器,从ADE7758电流寄存器读取的数据代表着不同比例的电流,而不是电路中实际的电流,所以在程序设计中,从ADE7758读取的数据必须乘以对应的电流系数后,才能得到电路中电流的实际数值.同样从ADE7758的有功、无功和视在功寄存器中读取的数据也代表着不同比例的电能,而不是实际所用的电能,所以从ADE7758读取的数据也需要乘以不同规格电表所对应的电能系数,才能等于用户实际所用的电能.不同规格电表的参数设置如表1所示.表1不同规格电表的参数设置电表规格匹配脉冲电阻常数/是否正在通讯?检测键盘操作Y¶¨Ê±±äÁ¿¼Ó1中断返回图3中断程序流程3不同规格电表的设计在实际使用中需要有不同量程的电流满足各种用电需求,这就要在原来的基础上设计出不同规格的电表,同时为了便于生产,不同规格的电表要求使用同一个程序,并且在硬件上做最少改动.不同规格的电表在硬件上选用了不同变换比的电流互感器和对应的匹配电阻.在软件的初始化程序中增加了读取跳线状态来识别电表规格的子程序.对于不同规格的电表必须选择不同的参(下转第189页)第3期汪波,等:PWM整流器的电压模糊-PI控制研究189 ResearchonFuzzy-PIControlofVoltageLoopinPWMRectifierWANGBo1,ZHONGYan-ping2,CHENGYao-jun2(1.DepartmentofGraduateManagement,AFRA,Wuhan430019,China;2.DepartmentofElectronicCountermeasures,AFRA,Wuhan430019,China)Abstract:Inthedoubleclosed-loopcontrolforPWMrectifierinthed-qsynchronouscoordinate,thevoltageloopiscommonlycontrolledbyusingthelinearPI,which ,however,can’treflectessentialnonlinearityoftherectifierandthereforerestrictthecontrolper formanceofthesystem.Amethodofusingfuzzy-PIstrategytocontrolvoltageloopwaspresented,bywhichthedynamicresponsecharacteristic ofoutputvoltagewasimproved.Simulationresultsverifythismethodtobefeasible. Keywords:PWMrectifier;fuzzycontrol;nonlinearityofvoltage;PIcontrol(上接第167页)ExtractionofModulationFeaturesofFSKSignalBasedonTime-frequencyJointAnalysisCHENChang-xiao1,HEMing-hao2,ZHOUMing3,GAOFeng4(1.DepartmentofGraduateManagement,AFRA,Wuhan430019,China;2.DivisionofTraining,AFRA,Wuhan430019,China;3.DepartmentofElectronicCountermeasures,AFRA,Wuhan430019,China;4.94362UnitofthePLA,Xintai271000,China)Abstract:AimedattheshortcomingsthattheSNRofwavelet-ridgeappliedtoextractingthemodulationfeaturesofFSKsignalsisworse,anoveljointtime-frequencyanalyticalmethodwasproposedcombiningtime-frequencyreassignmentwithtime-frequencyridgebasedonthewaveletspectrum.Bymeansoftime-frequencyreassignmentinimprovingthetime-frequencyagglomerationofspectrum,themethodenhancestheSNRperformancegreatly.The simulationresultsshowthatthemoreaccurateestimatescanbeobtainedunderthecircumstance oflowSNR.Keywords:FSKsignal;modulationfeatures;time-frequencyreassignment;waveletspectrum;ridge(上接第185页)DesignofThree-phaseMulti-functionalElectricMeterWithADE7758CAIZe-bin,DENGLei(DepartmentoftheBasics,AFRA,Wuhan430019,China)Abstract:InviewoftheshortcomingsthatthemeterinwhichtheADE7755isemployedasthechipofmeas uringelectricenergyisofsimplefunctionandloweraccuracy,anewdesignschemeofthedigital three-phasemulti-functionalelectricmeterwasproposed.InthisschemethechipsADE7758andPIC16C76areusedtoobtainthenewmetersthatcannotonlymeasuremultipleelectricenergyparameterstomeet variousdemands,butalsotrimmingtheparametersofregisterin-chiptoachievethehighmeasuringaccuracy.Keywords:three-phasemulti-functionalmeter;electric-measuringenergymeasuring;interruptionprogram。
基于ADE7758的多功能电参数测量模块设计的开题报告

基于ADE7758的多功能电参数测量模块设计的开题报告一、研究背景与意义随着电气自动化技术的不断发展,电参数测量技术也日益成熟。
电参量(电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等)是电力系统中重要的电信号参数之一,对于电力系统的正常运行和能源管理十分重要。
在电力系统中,对电器的电参量进行测量和监控,可实现对电量的控制、电器的保护等功能,在电气设备的性能评估和故障分析方面也发挥着关键作用。
基于此,开展多功能电参量测量模块的设计,可方便电气工程技术人员实时、准确地获取电参量数据,为电力系统运行和故障排除提供一定的参考依据。
二、研究目标本研究旨在设计一种基于ADE7758芯片的多功能电参量测量模块,通过该模块实现对电器的电参量数据进行准确、可靠地测量和监测,并可在多种通讯接口上实现数据的传输和存储,为电力系统及相关应用领域提供可靠的测量数据。
三、研究内容本研究计划实现以下内容:1.电参数测量原理的研究。
通过对电参量(电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等)测量原理的分析和归纳,深入了解电参数测量技术的基本概念及运行原理。
2.ADE7758芯片的使用原理。
对ADE7758芯片内部的各种寄存器进行分析和学习,熟悉该芯片对电参量进行测量的工作原理及功能。
3.设计多功能电参数测量模块。
基于ADE7758芯片,设计多功能电参数测量模块,实现对电参量的实时、准确测量和监测,并可通过多种通讯接口进行数据传输和存储。
4.系统测试与评估。
对设计的多功能电参数测量模块进行系统测试和评估,验证模块的性能和可靠性。
四、研究方法与步骤1.文献资料查阅。
通过查阅相关文献,了解电参数测量技术的基本概念、电参量测量原理、电参量测量器件和测量方法等方面的基础知识。
2.ADE7758芯片使用原理学习。
通过对ADE7758芯片的使用说明文档的阅读和参考,分析该芯片的内部寄存器、接口特性等,熟练掌握该芯片的使用方式。
中文ade7758

ADE7758芯片简单手册摘要:本文介绍基于ADE7758 和PIC系列MCU的多相多功能电能测量电表,本文重点介绍ADE7758的引脚及设计要点、内部寄存器功能和工作原理,以及ADE7758与PIC16F877的中断接口时序。
关键词:多相电能表;ADE7758;PIC0引言我国与发达国家一样,随着电力供应市场化的逐步深入和计算机网络的快速普及和发展,为了缓解电力供应紧张的现状,正在大力推广分时电价,双费率电子电能表成为电能表新的发展趋势和需求热点。
仅上海市自2001年起,五年内需要600万台复费率电能表。
国外电能表正在向大电流、大动态的需求方向发展。
美国模拟器件公司开发出一种体积小巧、动态范围可达1000:1的新型电能测量集成电路ADE7758,该IC内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器(DSP),具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能,正成为新一代高性能全数字电能表的理想芯片。
截止到2002年10月, AD775X系列全数字电能测量处理芯片在全世界的销量已超过5000万片。
ADE7758是具有每相信息的多相多功能电能测量IC芯片,是美国ADI公司2003年8月推出的专用电能测量IC新产品。
A D E775X系列电能测量专用集成电路芯片的推出,不仅简化了电力测量新应用模块的设计难度,可做到全电子或真正固体化、静止化,以有利于提高性能,降低成本;还可以利用现有的电话线、专线、高频无线电调制解调器、光缆、低压配电线载波等技术手段完成自动抄读表、分时电价、实时电价、多功能计量、预付费等扩充应用功能。
使电能计量具有高精度、高可靠性、免维护和双向通讯功能,适应电力市场化下的电力公司提供新的增值服务。
ADE7758是一款功能先进的数字电能表芯片,它与单片机PIC16F877 、LCD模块、电源等构成的一种多费率电子电能表电路见图。
ADE7753通过串行接口与单片机通信,接收单片机控制,实现多费率计量。
基于ADE7758计量芯片的多功能电能测量表设计

1 系统结构设计
电表由测量、 显示、 控制、 接口和电源等部分组成如 图 1 所示。 其中测量部分由精密小型互感器 (输入: 0~ 600V, 0~5A) 以 及 前 置 信 号 处 理 电 路 构 成 , 从 中 获 取 电 压、 电流、 频率、 相位等多种实时数据, 显示部分采用高 品质的液晶显示模块, 控制部分以单片机为核心。
IC with Per Phase Information [ Z] . ANALOG DEVICES,
2003.
第 一 作 者 简 介 : 王 智 慧 , 男 , 1982 年 生 , 内 蒙 古 人 , 硕 士 研 究
生。 研究领域: 机械电子工程。
(编辑:吴智恒)
33
Abstracts
09-01-13 The Design of Intelligent Self-tracking Robot Based on AT89S52 ZHANG Tuo, Dai Ya-wen(Wuhan University of Technology,
void write_date (uchar date)
/ / 写 8 位数据
邀uchar m;
CS=0;
for (m=8; m>0; m--)
邀SCLK=1;
DIN=date&0x80;
date<<=1;
SCLK=0;妖
CS=1;妖
4 结论
本文对多功能电能测量表进行了详细的总体设计, 基
于 ADE7758 的 多 功 能 电 能 测 量 表 可 靠 地 设 计 了 数 据 采 集
3 软件设计
基于ADE7758设计多功能电能测量表

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图2数据采极端接口电路
万I_方i《数电据子技术》2。。5/5
ADE7758提供系统的校正 功能如有效值偏移的校正、相 位和功率的校正等。引脚APCF 的逻辑输出给出了有功功率的 信息,引脚VARCF的输出提供 了瞬时复功率和视在功率的信 息。ADE7758具有一个波形取 样寄存器,其值来自于ADC的 输出。波形采样部分集成有一 个用于短时持续低电平或高电 平的监测电路,门槛电平和持 续时间是由用户编程来决定的。 三相中的任一相过零监测是同 步进行的.过零监测的结果可 用于测量三路电压输入中任一 路的周期。
接口电路设计
数据采集端接口电路设计 电流通道由三对差分电压
输入,三对输入分别代表A、B、 C三相。现以IAP项为例,如图2 所示,其他电流输入与它相同。
电流信号来自电流互感器 CTl,由R1、R7、C1构成的RC 电路用来补偿相序.此RC电路
基于ADE7758三相多功能电表的设计

组+ V的交 流 低 电压 , 9 两组 + 2 1V输 出线 圈 间 的 最 大隔离 电压 为 20 V, 中一 组+ 2 40 其 1V输 出线 圈 与+ v输 出线 圈 间的最 大隔离 电压为 2 0 V, 另 9 40 但
计 量 精度 . 关 键 词 : 相 多功 能 电表 ; 三 电能 计 量 ; 中断程 序 中 图分 类号 :N7 T 9 文献 标 识 码 : A
目前 已生 产 的计 量三 相三 线 和三 相 四线 电能
作, 采用 三相 供 电的方 式. 每一 相交 流 电压经过 一
个 专 用 的 B 14型号 变压 器 , 提供 两 组+ 2 T0 可 1V和
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第2 卷 第3 1 期 2 0 年 9月 07
文 章 编 号 :17—6 120 )30 8—3 6 389 (0 7 —130 0
空 军 雷 达 学 院 学 报
J u a fAi r eRa a a e or l n o rFo c d rAc d my
1 供 电电路 . 1
ห้องสมุดไป่ตู้
誉 + 电 Il 2 I V
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图 1 D Sx 10型三相 多功 能 电表原 理 框 图 T ()5
1 电能计量 电路 . 2
由3 个精 密 电流互感 器提 供每相 的 电流 信号 .
对 于不 同规格 的 电表 , 用 了不 同电流 变换 比例 采
一
的电表 , 一般 采用 3片AD 7 5 E 75芯片 分 别对 每一 相 线 的有 功 电能 进行 单 独计 量 , 叠加 得 到三 相 再 总有 功 电能 的设 计方 案 , 种 方案 不仅 电能计 量 这 电路 在 电路 板上 所 占空 间大 、 线路 密集 , 成 电表 造 抗 干 扰能力 差 , 成本 较 高 , 而且 电能 计量芯 片 的参 数 不 可 调 等 局 限使 得 电 表 计 量 精 度 较 低 .美 国 A ao eie n l D vcs公 司 2 0 年 新 推 出 了专 门用 于计 g 05
基于ADE7758的电量监测系统设计

文章编号:1004-289X(2009)06-0041-03基于ADE7758的电量监测系统设计罗丹羽,张丽娟(郑州电力高等专科学校,河南 郑州 450004)摘 要:介绍了ADE7758的主要特点和工作原理,提出了基于ADE7758和ST C89C51RC/RD+的电量监测系统硬件和软件设计方案。
本系统采集数据丰富、工作稳定可靠、测量精度高。
关键词:ADE7758;监测系统;SP I通讯中图分类号:T M930 文献标识码:BD esi gn of M on itor i n g System Electr i c ity Quan tity Ba sed on AD E7758LUO D an2yu,ZHAN G L i2j uan(Zhengzhou Electric Power College,Zhengzhou450004,China)Abstract:The paper intr oduces the characteristic and work p rinci p les of ADE7758,advances the hardware and s oft w are design of monit oring syste m based on ADE7758and ST C89C51RC/RD+.This syste m can collect p lentiful data inf or ma2 ti on,work is stable and reliable and has high accuracy.Key words:ADE7758;monit oring syste m;SP I communicati on1 引言随着近现代工业,特别是现代电力电子、微电子、计算机等技术的飞速发展,用户对供电性能的要求越来越高。
因此,对电力系统正常运行及其事故状况下的监测,显得越来越重要。
基于ADE7758的复费率三相电能表设计

基于ADE7758的复费率三相电能表设计牛广文【摘要】设计了基于电能计量芯片ADE7758和单片机PIC16F877为核心的复费率三相电能表,实现了复费率电能计量、记录、自动抄表等功能.对具体的电压电流采样电路、计量电路、时钟电路、RS-485和红外通信电路等进行设计,并给出了系统软件流程图.设计的电能表硬件电路简单,抗干扰能力强,不同的通信接口方便用户使用,具有一定的应用价值.%A three-phase multi-rate electric power meter based on energy measurement chip ADE7758 and PIC16F877 single chip was developed. The meter realizes multi-rate electric power measurement, register and automatic metering. The measuring circuit of voltage and current,calendar and clock circuit, RS - 485 interface and infrared communication circuit was designed. And system software flow diagram was given. Hardware design of the meter circuit is simple,anti-interference ability,different communication interface user-friendly,has a certain value.【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】3页(P105-107)【关键词】复费率;三相电能表;PIC16F877单片机;ADE7758【作者】牛广文【作者单位】兰州工业学院电气工程系,兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TP368.10 引言我国许多电网在负荷高峰时,经常拉闸限电,而在负荷低谷时则浪费严重,导致水电厂大量弃水,火电厂长时间低负荷运行,使发、供电设备的容量不能充分利用,运行不经济。