基于ADE7880三相智能电表的设计
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。
智能三相表计量模块设计及实现
智能三相表计量模块设计及实现张俊婷; 纪志坚【期刊名称】《《自动化与仪表》》【年(卷),期】2019(034)009【总页数】6页(P56-61)【关键词】智能三相电表; 电源模块; MCU模块; 计量模块【作者】张俊婷; 纪志坚【作者单位】青岛大学自动化学院青岛 266071【正文语种】中文【中图分类】TP216在国家一带一路政策发展鼓励下，电网等企业逐步走向世界，与世界接轨，这对智能电能表的要求更加严格，尤其是对电能表的准确计量性[1]。
传统的电能表计量误差偏大、不准确，这将严重影响电网企业等的利益；其次是计量模块运行时抗干扰能力差，通讯能力差[2]。
本文采用的计量芯片HT7038 计量更加准确，抗干扰能力强，功耗低，而且集成了其他功能，如用电信息存储和处理、信息交互、实时监控等功能[5]。
1 电源单元设计及介绍1.1 电源芯片HT7540 简介HT7540 是合泰的一款三端低功耗电源芯片，输出电流可达到100 mA，允许输入的电压高达30 V。
内部结构如图1 所示[3]。
图1 HT7540 内部结构图Fig.1 HT7540 internal structure这款芯片具体优点概括如下[4]：①低功耗；②低压降；③较低的温度系数；④高输入电压（高达30 V）；⑤静态电流1 μA；⑥大电流输出：100 mA；⑦输出电压精度：±2%1.2 电源电路设计电源的设计需保证电表能在断电的情况下，数据不丢失。
本文的电源设计充分的考虑到了这一点，采用了双电池供电，具体电路设计如图2 所示。
外部电源供电+12 V，电源输入经过电解电容EP1、电容CP1 和电容CP3 滤波之后，再经过稳压芯片UP1 输出，经过滤波电容CP2，得到+4 V 电压，在经过二极管DP2 降压得到+3.3 V 电压，为计量芯片和MCU 提供电源[6]。
二极管DP1 的作用主要是当外部有电时，不受外部电源影响，能够保证电池的安全可靠性能。
电能计量芯片ADE7880在智能电表中的应用研究
电能计量芯片ADE7880在智能电表中的应用研究随着经济的发展，社会对电力的需求急剧提升。
目前所使用的计量芯片已经无法满足国家电网的技术要求，故此研发出多种新型计量芯片。
本文将针对ADE7880芯片展开分析，研究其在智能电表中的应用，分析芯片特点、阐述电压、电流采集等功能。
以期为智能电表方案选择提供有价值的参考建议。
标签：电能计量;芯片;智能电表;ADE7880高级量测系统（Advanced Metering Infrastructure，AMI）是一个用来测量、收集、存储、分析和运用用户用电信息的系统[1]。
在智能电网中，AMI 系统不仅具有满足一定精度的数据采集与处理功能，还需要有篡改/窃电检测、双向电能计量、电能质量监控及自动负荷控制等功能。
因此，智能电表作为AMI 系统的重要组成部分，其计量精度和功能对系统尤其重要。
而目前多种计量芯片无法使智能电表满足以上全部要求，对此本文提出将ADE7880 计量芯片应用在智能电表中，通过实测验证分析得出，该芯片可以满足AMI 系统对智能电表的技术要求。
1.ADE7880电能计量芯片概述ADE7880其是一款高精度、三相电能计量IC，采用串行接口，提供三路灵活的脉冲输出。
芯片内含有二阶转换器，数字积分其以及所有必备的信号处理器。
其能够计算相位以及零线电流的谐波方根，或相位上各谐波上功率因数以及谐波失真。
其适合三线、四线的三相配置有功、无功和视在功率。
其内部具有波形采集存储器，允许访问所有ADC输出。
且该期间还提供电能质量检测，若存在瞬时电压或电流，可及时进行调整，预警。
ADE7880可利用两个端口进行通信，专用高速数据采集端口与I2C配合，提高输出功率信息。
其内部两个中断请求可避免盗窃篡改行为，确保电能的连续累积。
2.电能计量芯片ADE7880在智能电表中的应用2.1智能电表硬件以及工作原理以ADE7880最小系统模块，单片机模块、通讯模块等为主要硬件。
基于ADI电能测量芯片ADE的智能电表设计
基于ADI电能测量芯片ADE的智能电表设计基于ADI电能测量芯片ADE7757的智能电表设计智能电表控制芯片采用LPC1114，使用ADI ADE7757高精度电能测量集成芯片，采用LCD1602显示。
第一行显示欢迎界面，第二行前面5位显示脉冲，后面5位显示电能值。
计数脉冲每1600个为一度电。
电能表设计一共由三大块组成：ADE7757电能模块部分、LPC1114主控部分、电源部分。
ADE7757电能模块部分：1.通常电流传感器的电压输出可由通道V1接入ADE7757芯片。
通道V1是一个全微分电压输入通道,V1P是正极输入,V1N是负极输入。
特殊应用时,通道V1的最大微分信号应小于±30mV(相对于AGND),普通应用时为±6.25mV。
很多设计者喜欢采用电阻采样来降低成本，但是这会带来一系列问题。
如：由于电阻是与负载串联进行电流采样的，所以在控制板上必须与负载相连，对于大电流电路来说，恐怕是个危险的问题。
而本设计则是采用电流互感器，这种器件虽然成本会高一些，但是电路简单，安全（完全隔离的），精度比较好，最为理想的是，负载根本不用与控制电路相连接，在应用时，只需要把负载火线从互感器中穿过。
当负载工作时，互感器会根据负载流过的电流大小在采样端输出幅值不同的正弦信号。
2.电压传感器的电压输出则由通道V2接入ADE7757芯片。
通道V2也是一个全微分电压输入通道,V2P是正极输入,V2N是负极输入，其最大微分信号为±165mV。
输入电压以AGND为参考。
这里首先是通过电压互感器把电压降低到1V左右，再通过电阻分压网络进行电压分压，此网络采用多个电阻串联和跳线并联，而且采用逐步减小的电阻，可以到达精确的电压调节功能。
3.虽然ADE7757内部自带2.5（±8%）的电压，但是由于误差范围比较大，这里使用了一个专业的基准电压产生芯片AD780提供高精度的基准电压。
当然如没有必要这么高的精度，为了降低成本可以不焊接此芯片。
基于ADE7878的智能三相电度表的设计(任务书)
基于ADE7878的智能三相电度表的设计(任务书)任务书设计题目：基于ADE7878的智能三相电度表的设计设计目标：1. 设计一种智能三相电度表，能够准确测量三相电能，并实现实时数据采集与传输；2. 利用ADE7878芯片实现功率计算、电能计算与数据处理；3. 实现多种数据读取方式，包括本地显示和远程数据访问；4. 建立安全可靠的通信机制，确保数据传输的隐私和完整性；5. 考虑产品的可靠性、稳定性和易用性。
设计内容：1. 系统硬件设计：a. 选择合适的外部电源，并设计供电电路；b. 选取适当的传感器进行电流和电压测量，并与ADE7878芯片连接；c. 设计时钟电路，提供稳定的时钟信号；d. 设计运算放大电路，用于对输入信号进行放大；e. 设计滤波电路，用于滤除噪声和干扰；f. 连接通信模块，用于与远程服务器进行数据传输；g. 设计显示电路，用于本地数据显示。
2. 系统软件设计：a. 编写驱动程序，控制ADE7878芯片完成数据采集和处理；b. 设计采样算法，对输入信号进行采样，并进行滤波和放大处理；c. 实现功率计算和电能计算算法；d. 编写通信模块驱动程序，与远程服务器进行数据传输；e. 设计用户界面，实现本地数据显示和操作功能。
3. 系统测试与验证：a. 搭建实验环境，进行系统硬件连接；b. 编写测试程序，验证系统硬件与软件的功能和性能；c. 对系统进行实际测试，验证系统测量数据与实际情况的吻合程度；d. 进行系统稳定性和可靠性测试。
参考文献：1. ADE7878 Datasheet, Analog Devices, Inc.2. ADE7878 Reference Manual, Analog Devices, Inc.3. 吴立峰, 刘捷. 单片机与嵌入式系统设计. 清华大学出版社, 2015.进度计划：1. 第一周：研究ADE7878芯片的功能和使用方法，理解设计需求；2. 第二周：进行系统硬件设计，包括电路选择、传感器选择和外围电路设计；3. 第三周：进行系统软件设计，包括驱动程序编写、算法设计和通信模块设计；4. 第四周：系统测试与验证，包括实验环境搭建、功能性测试和性能测试；5. 第五周：撰写设计报告，包括设计思路、实现方法、测试结果和结论；6. 第六周：进行设计报告的修改和完善，并准备答辩。
基于ADE7880的光伏发电系统监测装置设计
基于ADE7880的光伏发电系统监测装置设计文章结合LPC2368、ADE7880、直流采样、环境参数采集设计出一种的光伏发电系统监测装置，该装置利用LPC2368控制器控制对光伏系统现场发电系统数据的采集，通过与监控主机连接能够对监测数据采集、分析、处理、查询。
该装置不仅能对光伏发电系统常规数据进行采集，还能有效监测光伏发电系统发电效率，以及谐波、功率因数、谐波畸变率等电能质量参数。
标签：ADE7880；LPC2368；光伏系统；锰铜电阻；环境参数采集盒引言随着电力系统的发展，光伏发电在系统中所占的比例越来越大。
光伏发电受太阳辐照强度强度、温度、风速等环境因素影响较大，其发电特点具有随机性、间歇性，并网运行时对电网调峰、系统安全运行及电能质量带来严重影响[8]。
因此，有必要对整个光伏发电系统的运行状况及并网点参数进行监测。
通过对监测数据采集、分析、处理、查询，掌握发电系统的当前运行状况，及时发现异常情况并采取有效措施。
文章结合LPC2368、ADE7880、直流采样、环境参数采集设计出一种的光伏发电系统监测装置，该装置不仅能对光伏发电系统常规数据进行采集，还能有效监测光伏发电系统谐波、功率因数、谐波畸变率等电能质量参数。
1 监测系统硬件设计光伏发电系统监测装置由监控主机、监测单元、环境参数采集盒三部分组成，如图1所示。
监控主机实现监测数据的记录、显示、数据分析、数据查询、系统管理等功能。
监测单元实现光伏发电系统交直流参数的采集及测量。
环境参数采集盒实现温度、太阳辐照度和风速数据的采集与上传。
监测单元、环境参数采集盒利用RS485总线与监控主机通信。
1.1 监控单元硬件设计监控单元主要由LPC2368处理器、交流传感器及信号调理电路、ADE7880高精度计量芯片、直流传感器及信号调理电路、AD转换器、液晶触摸显示屏组成，如图2所示。
LPC2368处理器作为本设计的控制核心，用于实现ADE7880的初始化及相关测量数据的获取、存储，以及与监控主机的通信，ADE7880三相高精度多功能计量芯片，实现光伏发电系统交流参数的采集及测量，AD采样器实现直流参数的采集，液晶触摸显示屏实现光伏发电系统监测数据的就地显示。
三相电能计量IC简介
DFC
:
33 CF1
CF2DEN
DFC
:
34 CF2/HREADY
CF3DEN
DFC
:
35 CF3/HSCLK
SPI/I2C
I2C HSDC
29 IRQ0
亚太区总部 上海市卢湾区湖滨路 222 号 企业天地大厦 22 层 邮编：200021 电话 : (86 21) 2320 8000 传真 : (86 21) 2320 8222
ADE7880—三相电能计量IC 具备高精度谐波分析功能
特性
• 支持IEC 62053-21、 IEC 62053-22、IEC 62053-23、 EN 50470-1、 EN 50470-3和 ANSI C12.20标准
• 支持IEC 61000-4-7一级和二级 类精度规格
• 测量2.8 KHz通带范围内所有 谐波的有效值、有功/无功/视 在功率、功率因数、THD+N 和谐波失真
ADE7880谐波计算
PHASE SELECTION A OR B OR C
OR N
HARMONIC INDEXES
XYZ
IA, VA IB, VB IC, VC
IN, ISUM
HARMONIC COMPUTATION
ENGINE
3 HARMONICS AND FUNDAMENTAL RESULTS
概述 ADE7880 ARTM可提供完整的谐波分析，包括幅度和相位信息。ARTM还可计算相对于基波的谐波失真和THD + N。 使用突发模式传输，可通过SPI接口实时访问谐波分析数据。
ADE7880具有波形采样寄存器，允许访问所有ADC输出。该器件还提供电能质量测量，例如：电压跌落或过压检 测、电流过载、电网频率测量以及相电压与电流之间的角度等。可以利用两个串行接口进行通信：SPI或I2C。专 用高速数据采集(HSDC)端口可以与I2C配合使用，以访问ADC输出和实时功率信息。2个中断请求引脚IRQ0和IRQ1用 来指示一个使能的中断事件已经发生。CF1、CF2和CF3逻辑输出可提供许多功率信息：总/基波有功/无功功率、 总视在功率或零序电流有效值。
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。
ADE7880校准
修订历史
2013年3月—修订版0至修订版A 修改标题 ............................................................................................. 1 2012年11月—修订版0：初始版
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AN-1171
目录
简介 ...................................................................................................... 1 修订历史 ............................................................................................. 2 校准基础知识 .................................................................................... 3 校准步骤 ........................................................................................ 3 校准方法(CF输出或寄存器) ..................................................... 3 校准设置 ........................................................................................ 4 校准输入 ........................................................................................ 4 所需寄存器设置........................................................................... 5 利用CF脉冲输出进行校准 ............................................................. 6 增益匹配 ........................................................................................ 7 功率校准 ........................................................................................ 8 相位校准(可选)............................................................................ 8 电流和电压有效值 .................................................................... 10 利用电能寄存器进行校准 ............................................................ 12 增益匹配 ...................................................................................... 12 相位校准(可选).......................................................................... 12 功率增益校准 ............................................................................. 13 电流和电压有效值 .................................................................... 15
基于ADE7880的电能消耗与质量监测终端设计
基于ADE7880的电能消耗与质量监测终端设计王出航;胡黄水;刘峰;赵东【摘要】针对传统采用电表等进行电能采集和质量监测存在的问题，设计一种嵌入式工业级电能测量和质量监测终端。
该终端采用计量芯片ADE7880进行电能计量和供电质量参数采集，并通过低功耗微处理器MSP430F149处理，提供灵活的接口进行传输，同时实现本地存储。
详细给出了终端硬件和软件设计，并对终端进行实际测试，结果表明该终端能有效实现对电能消耗和质量的监测，可广泛应用于工业电能消耗监测、分析和管理系统。
%An embedded industrial energy consumption and quality monitoring module was designed in this paper to solve the problems existing in traditional measurement systems using power meters .The module collects parameters of electrical energy based on ADE7880 and processes the sampled data by the microcontroller MSP 430F149 as well as provides flexible interfaces to transmit and store the data .The module hardware and software were presented in detail , and the practical tests were performed .The results show that the module can accurately monitor the electrical energy consumption and quality so as to be used in the electrical energy consumption monitoring and analysis and management systems .【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】5页(P26-29,33)【关键词】电能消耗;ADE7880;电能质量;监测终端;灵活接口【作者】王出航;胡黄水;刘峰;赵东【作者单位】长春师范大学计算机科学与技术学院，吉林长春 130032;长春工业大学计算机科学与工程学院，吉林长春 130012;长春工业大学计算机科学与工程学院，吉林长春 130012;长春师范大学计算机科学与技术学院，吉林长春 130032【正文语种】中文【中图分类】TP392当今每个国家的电能消耗逐年增长[1]，通过能量效率测量和利用节能技术来降低电能消耗成为节能减排的重要途径[2]。
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基于ADE7880三相智能电表的设计
作者：王贝邵李焕秦会斌
来源：《硅谷》2013年第22期
摘要以智能三相电度表为研究对象，采用单片机STM32F103VCT6和电能计量芯片ADE7880设计了一款带谐波检测功能的三相电度表，系统介绍了信号调理模块、电能芯片模块及上位机。
针对配电网正常负荷情况下的精确计量，提出了分时段计量的远程通信电度表设计方案。
关键词 ADE7880；STM32F103VCT6；精度；谐波
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0034-02
随着信息化的高速发展和智能电网研究的逐步展开，配电网的电能计量表计也在逐渐适应信息化的发展要求。
当前，传统的感应式电表已不能满足电网建设的需求。
电子式电度表由于其准确性、可靠性、性价比、功能扩展等方面的优势，已有逐步取代感应式电表的趋势。
本文提出了一种基于ADE7880的电子式三相智能电表的设计，此外该设计还带有谐波测量功能，可对电网质量进行监测。
1 系统硬件组成以及工作原理
1.1 系统设计及其功能
本系统属于单片机应用系统，配合VC上位机完成显示各种电能参数的功能。
其硬件组成主要包括电流电压采样模块、ADE7880最小系统模块、单片机模块、通讯模块、WINCE显示屏模块。
该电度表具有以下功能：①实时显示电压，电流，功率等电能参数；②可显示电压电流波形；③可显谐波柱状图；④定时记录电能、电压、电流、功率等参数；⑤日负荷数据趋势图及表格。
1.2 系统总框架
系统结构是系统设计的基础，它包含了系统的硬件设计及软件开发两个部门，是在对系统功能、技术指标以及性价比等各项因素进行可行性分析的基础上，对多个方案权衡比较后确定的。
本设计的系统结构框图如图1所示。
系统结构框图由以下几个模块组成：采样模块、ADE7880最小系统模块、单片机模块、RS-232通信模块、RS-485通信模块、WINCE上位机模块等。
采用ADE7880作为电能计量芯片，单片机则为STM32F103VCT6，单片机通过I2C总线配置并读取ADE7880的相关电能参数寄存器通过RS-232总线与上位机进行数据传输，WINCE上位机实时显示计量数据图形并定时存储电能。
1.3 采样电路原理
本文系统设计的采样电路采用的是1：1的电压互感器，具有外围电路简单，精度高等优点，还能起到很好的隔离作用。
Ra和Ca，R1和C25构成抗混叠滤波器，提高采样的精度。
其原理如图2。
图2 采样电路原理图
1.4 ADE7880最小系统模块
ADE7880是由美国ADI公司推出的一款高精度电能表芯片，其内部有四个电流通道和三个电压通道。
其中，电流通道有四对差分电压输入：IAP，IAN；IBP，IBN；ICP，ICN。
其最大的差分信号电压范围为0.5 V。
电压通道为单端输入：VAP，VBP以及VCP。
此外，
ADE880还提供系统校准功能以及三种串行通讯口（I2C 接口、SPI接口以及HSDC接口）。
ADE7880的功耗模式如表1所示，其原理图如图3所示。
表1 ADE7880的功耗模式
电源
模式 PM1 PM0 电流消耗备注
PSM0-
正常
模式 0 1 17mA max 复位RESET引脚只有在PSM0模式下有效
PSM1-
省电
模式 0 0 3mA max 测量三相电流绝对值的平均值
PSM2-
低功耗
模式 1 0 200uA max 提供三相电流采样值和设定门限值进行比较，可以在掉电模式下进行电流检测，实现防窃电
PSM3-
睡眠
模式 1 1 1uA max 电路休眠，配置寄存器保持不变。
2 系统软件设计
本系统软件部分的设计包括单片机软件设计和WINCE系统上位机软件设计，单片机部分完成对ADE7880的数据读取并发送给WINCE上位机；WINCE上位机部分完成界面的制作，数据处理，数据存储等。
单片机程序主要由主程序和中断服务子程序两部分组成。
主程序是软件结构的主体，主要包括上电自检，按键扫描，LED灯驱动，ADE7880驱动，数据读取及发送。
上电时先进行上电自检，ADE7880驱动完成对电能IC的初始化配置，驱动完成后单片机根据上位机发送的命令读取相应的数据并发送，同时LED以灭，亮，闪烁表示运行的各种状态，按键由单片机驱动，检测到被按下时，通过串口发送对应的按键功能码给上位机，上位机接着发送给相应的命令给下位机，通知其该发送何种数据。
3 系统测试数据
该系统的数据在WINCE系统的上位机上显示，主要包括6个界面：菜单界面，计量界面，波形界面，谐波界面，分析，设置界面。
3.1 功能菜单界面
系统开机显示功能菜单界面，用户通过上下键及确定键选择要显示的界面。
图4 功能菜单界面
3.2 计量界面
计量界面实时显示电压，电流有效值及功率瞬时值和当前电能下方的按键功能如F1：返回到菜单界面；F2：三相切换；F3：切换到数据库表格界面；F5：屏幕更新的保持与运行之间切换。
图5 计量界面
3.3 波形界面
屏幕上方显示三相电压及电流的有效值。
以不同的颜色标示不同的相，下方的按键功能如F1：返回到菜单界面；F2：三相切换；F3：电流电压界面切换；F5：屏幕更新的保持与运行之间切换。
可通过按键对显示进行比例缩放。
图6 波形界面
3.4 谐波界面
屏幕上方显示三相电压及电流的有效值。
以不同的颜色标示不同的相，下方的按键功能如F1：返回到菜单界面；F2：三相切换；F3：电流电压界面切换；F5：屏幕更新的保持与运行之间切换。
可通过按键对显示进行比例缩放。
图7 谐波界面
4 结论
目前，虽然我国感应式电度表仍占据相当的市场。
但随着电网的发展智能电网应用技术的研究，三相智能电表也将得到重点发展。
该电度表目前集中应用在发电厂、变电站和各大用户，并将不断扩大到各个普通用户中，必将逐步成为电度表发展的主流，该设计继承了当前市场流行的智能电度表的优点，增加了谐波监测的功能，并在显示界面上做出了更为人性化的设计。
参考文献
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作者简介
王贝（1988-），男，浙江杭州人，研究方向：电路与系统，工业智能电器。
通信联系人：邵李焕，男，讲师。