ADE7758在新型電能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

摘要：為了滿足當(dāng)今企業(yè)電能監(jiān)控系統(tǒng)的需求，達(dá)到低成本、高精度、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的目的，提出了一種使用三相電能計(jì)量集成電路ADE7758分時(shí)實(shí)現(xiàn)單相、三相電能監(jiān)控功能的解決方案。通過(guò)實(shí)際開(kāi)發(fā)、測(cè)試，確定芯片在該方案中的硬件電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)、企業(yè)用戶應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)和實(shí)際使用過(guò)程中的校準(zhǔn)方法，提供了實(shí)際電能監(jiān)控過(guò)程中的數(shù)據(jù)。根據(jù)此對(duì)計(jì)量方案的繼續(xù)優(yōu)化進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：ADE7758；驅(qū)動(dòng)程序；應(yīng)用程序；校準(zhǔn)

0 引言
伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，用電緊張的情勢(shì)日益嚴(yán)峻。為緩解社會(huì)用電緊張的局面，現(xiàn)今諸多企業(yè)采用了單相市電、三相柴油發(fā)電互補(bǔ)使用的方法，緩解居民用電緊張情況。企業(yè)作為用電大戶，電能供給狀況直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，需要實(shí)時(shí)進(jìn)行電能監(jiān)控，以達(dá)到及時(shí)自身調(diào)節(jié)、節(jié)約電能和提高生產(chǎn)效率的目的。企業(yè)電能監(jiān)控部分普遍采用美國(guó)模擬器件公司(ADI)推出的電能計(jì)量集成電路，分別計(jì)量單相電和三相電，這不僅需要2塊集成電路，而且在單相電、三相電切換的環(huán)節(jié)也需要通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，很容易產(chǎn)生誤差。ADI公司2003年底推出的ADE7758三相電能計(jì)量集成電路，內(nèi)部具有單相電、三相電切換計(jì)量功能，通過(guò)實(shí)際開(kāi)發(fā)、測(cè)試，完善了使用一片ADE7758分時(shí)實(shí)現(xiàn)單相、三相電能監(jiān)控的方案，避免了因?yàn)橛布袚Q所造成的誤差。通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出這種方案具有較高的計(jì)量精度；改變了以往使用多塊芯片計(jì)量的理念，對(duì)于降低企業(yè)電能監(jiān)控系統(tǒng)的成本和提高電能監(jiān)控自動(dòng)化水平具有突出意義。

1 基于ADE7758的硬件電路設(shè)計(jì)
1．1 芯片功能介紹
ADE7758是一塊高精度的三相電能計(jì)量集成電路，可以完成對(duì)有功功率、無(wú)功功率、視在功率和有效值的計(jì)算，兼容三相三線和三相四線制電路，并且具備每一相的單獨(dú)配置、校準(zhǔn)的特性。它具有3對(duì)差分電壓輸入，分為3個(gè)電壓輸入通道和3個(gè)電流輸入通道，最大輸人電壓±0．5V，有一個(gè)與SPI兼容的串行口，可以與微處理器完成通信。因此ADE7758可以很好地適應(yīng)三相電能監(jiān)控的多種需求。
1．2 新型電能監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案
由于企業(yè)供電采用三相電與單相電相結(jié)合的方式，用于企業(yè)電能監(jiān)控的設(shè)備必須滿足對(duì)于單相、三相電能監(jiān)控的需求。以往這類設(shè)備都是使用專用的電能計(jì)量芯片，比如三相電能計(jì)量使用ADE7758，單相電能計(jì)量使用ADE7753，這種在一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中使用兩種計(jì)量芯片的方案不可避免地造成了電能計(jì)量誤差。為降低這種計(jì)量誤差，開(kāi)發(fā)者需要以提高成本為代價(jià)采取額外的隔離措施。根據(jù)ADE7758單獨(dú)配置、校準(zhǔn)各相電能的特點(diǎn)，完全可以只使用一片ADE7758，分時(shí)完成對(duì)于三相電和單相電的監(jiān)控需求，因此提出了一個(gè)使用ADE7758分時(shí)完成單相電、三相電電能計(jì)量的方案框圖如圖1所示。

在該方案中，利用包含電壓互感器和電流互感器的前端處理電路，將輸入信號(hào)處理為符合ADE7758差分輸入電壓±0．5 V的要求的電壓信號(hào)。用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)控制微處理器，使ADE7758計(jì)算得到需要的電壓有效值、電流有效值、功率值等，并輸出液晶顯示。而單相和三相電能監(jiān)控方式之間的轉(zhuǎn)換則完全通過(guò)軟件控制ADE7758內(nèi)部有效輸入通道實(shí)現(xiàn)。