专利名称：三相电子式电能表电能计量装置及计量方法
技术领域：
本发明涉及一种采用三相电子式电能表电能计量装置及计量方法，属电子 式电能表制造领域。
背景技术：
在城乡电网改造的工程中，受巨大的电能表市场需求，大的电子厂商看到 了这个机遇，推出了自己的电能计量方案，并结合这些方案推出相应的电能计 量芯片或微控制器芯片，其每相电流的采样只有一路输入三相电能计量芯片或
微控制器内部的ADC模块，见附图7。其不足之处该专用的电能计量芯片， 或高精度的ADC (14BIT以上)，由于成本高，造成电能表制造成本居高不下， 没有竞争力，不为市场所采纳。
发明内容
设计目的避免背景技术中的不足之处，设计一种ADC精度在12bit或10bit 范围内，即可实现0.5级精度的三相电能计量或1级精度的三相电能计量的三 相电子式电能表电能计量装置。
设计方案为了实现上述设计目的。本发明在电能计量装置的设计上，每
相电流信号通过两路不同放大倍数的电路，同时输入微控制器的ADC输入口， 这样把电流分为两个不同的范围段。当电流处于不同的段时，通过微控制器内 部的软件来判断，采用相应的那一路的电流采样数据来进行计量。
技术方案l:三相电子式电能表电能计量装置，它包括三相电接口，与三相
电接口相匹配的电压分压电路和电流互感器，三相电电压分压电路的每相电压
信号输入微控制器的ADC输入口 ，三相电电流互感器的每相电流信号通过两
路不同放大倍数的电路，同时输入微控制器的ADC输入口。
技术方案2:三相电子式电能表电能计量方法，当A相电流在小电流范围 内时，IA-LOW的信号在ADC的输入范围内，IA-HIGH的信号也在ADC的 输入范围内；当A相电流在大电流范围内时，IA-LOW的信号超出了 ADC的 输入范围，但此时IA-HIGH的信号在ADC的输入范围内；同理，其它二相电 流也是这样。
本发明与背景技术相比， 一是采用12bit的ADC可实现0.5级精度的三相电 能计量，采用10bit的ADC可实现1级精度的三相电能计量；二是制造成本大 幅度地降低，得以工业再现和普及。
图1是三相电子式电能表电能计量装置的结构方框示意图。
图2是三相电子式电能表电能计量装置电流通路的电路示意图。
图3是三相电子式电能表电能计量装置电压通路的电路示意图。
图4是图2和图3中电流通路、电压通路与主芯片的连接示意图。
图5是三相电子式电能表电能计量装置的主程序示意图。
图6是三相电子式电能表电能计量装置的中断程序示意图。
图7是背景技术的结构方框示意图。
具体实施例方式
实施例l:参照附图1 3。三相电子式电能表电能计量装置，它包括三相 电接口，与三相电接口相匹配的电压分压电路和电流互感器，三相电电压分压
电路的每相电压信号输入微控制器的ADC输入口，三相电电流互感器的每相 电流信号通过两路不同放大倍数的电路，同时输入微控制器的ADC输入口。 所述的微控制器采用MSP430—-16位RISC结构的单片机。每相电流通过电流 互感器之后，在电阻R上产生电压信号，电压信号通过第一级运放放大，运放 的输出接入ADC的一个AD输入口，同时第一级运放的输出作为第二级运放 的输入，经过第二级运放放大后，输入ADC的另一个AD输入口，这样，每
相电流信号经过两路不同放大倍数的电路，同时输入到ADC的输入口。每相 电压通过电阻链分压，取样电阻，抬升电压通过电阻链叠加在取样信号上，然 后通过电阻输入ADC输入口 。
实施例2:参照附图4 6。三相电子式电能表电能计量方法，当A相电流 在小电流范围内时，IA-LOW的信号在ADC的输入范围内，IA-HIGH的信号 也在ADC的输入范围内。当A相电流在大电流范围内时，IA-LOW的信号超 出了ADC的输入范围，但此时IA-HIGH的信号在ADC的输入范围内；同理， 其它二相电流也是这样。
结合上述实施例，对本发明作进一步地详细说明。
当A相电流在小电流范围内时，IA-LOW的信号在ADC12的输入范围内， IA-HIGH的信号也在ADC12的输入范围内。当A相电流在大电流范围内时， IA-LOW的信号超出了 ADC12的输入范围，但此时IA-HIGH的信号在ADC12 的输入范围内。同理，其他相也是这样。
ADC12模块是一个高性能的12位模数转换器，他的结构框图如图1所示， 它的特点如下(l)最大的转换速率大于200ksps; (2)无遗漏码的单调的12位转 换器；(3)可编程采样周期的采样保持电路，采样周期由软件或定时器来控制； (4)可由软件、Timer—A或Timer—B触发转换；(5)软件可选择片上参考电压(1.5V 或2.5V); (6)软件可选择内部或外部参考电压；(7)8路(12路)可独立配置的 外部输入通道；(8)具有内部温度传感器、AVCC和外部参考电压的转换通道； (9)每个通道的正端和负端参考可独立选择参考源；柳可选择的转换时钟源；(11) 有单通道、重复单通道、序列通道和重复序列通道转换模式；似ADC内核和参 考电压可分别关闭电源；(13)中断向量寄存器可快速解码18个ADC中断源；(14) 16个转换结果存储寄存器。
设置ADC12的转换模式为序列通道单次转换模式，序列顺序为IA-fflGH， IA画LOW， VA， IB國fflGH， IA國LOW， VB， IC醫HIGH， IC誦LOW， VC。
设置ADC12的参考电压为内部参考压2.5V，触发方式为定时器触发， 一个 序列转换只需触发一次，按每秒钟触发3276.8次设置定时器。每一个序列转换 完成后，产生一次定时器或ADC12的中断。在中断程序中，完成主要的计算 工作，流程图见附图6。
在主程序中，程序循环査询标志，当有相应的标志置位，则进行相应的处 理，主程序的流程图请见附图5。
需要理解到的是上述实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这 些说明，只是对本发明的简单说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发 明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种三相电子式电能表电能计量装置，它包括三相电接口，三相电的电压接口和电流接口分别与相电压分压电路和电流互感器的输入端连接，其特征是三相电电压分压电路的每相电压信号输入微控制器的ADC输入口，三相电电流互感器的每相电流信号通过两路不同放大倍数的电路，同时输入微控制器的ADC输入口。
2、 根据权利要求1所述的三相电子式电能表电能计量装置，其特征是每相电流通过电流互 感器之后，在电阻R上产生电压信号，电压信号通过第一级运放放大，运放的输出接入ADC 的一个AD输入口，同时第一级运放的输出作为第二级运放的输入，经过第二级运放放大后， 输入ADC的另一个AD输入口，这样，每相电流信号经过两路不同放大倍数的电路，同时 输入到ADC的输入口。
3、 根据权利要求1所述的三相电子式电能表电能计量装置，其特征是每相电压通过电阻链 分压，取样电阻，拾升电压通过电阻链叠加在取样信号上，然后通过电阻输入ADC输入口。
4、 根据权利要求l所述的三相电子式电能表电能计量装置，其特征是设置ADC的转换模 式为序列通道单次转换模式，序列顺序为IA-HIGH， IA-LOW， VA， IB-HIGH， IA-LOW， VB， IC-HIGH， IC-LOW， VC。
5、 根据权利要求1所述的三相电子式电能表电能计量装置，其特征是所述的微控制器采用 MSP430-—-16位RISC结构的单片机。
6、 一种三相电子式电能表龟能计量方法，其特征是当A相电流在小电流范围内时，IA-LOW 的信号在ADC的输入范围内，IA-HIGH的信号也在ADC的输入范围内。当A相电流在大 电流范围内时，IA-LOW的信号超出了 ADC的输入范围，但此时IA-HIGH的信号在ADC 的输入范围内；同理，其它二相电流也是这样。
7、 根据权利要求6所述的三相电子式电能表电能计量方法，其特征是电能计量程序，见附 图5。
8、 根据权利要求6所述的三相电子式电能表电能计量方法，其特征是每一个序列转换完成 后，产生一次定时器或ADC12的中断，其中断程序见附图6。
全文摘要
本发明涉及一种采用三相电子式电能表电能计量装置及计量方法，它包括三相电接口，与三相电接口相匹配的电压分压电路和电流互感器，三相电电压分压电路的每相电压信号输入微控制器的ADC输入口，三相电电流互感器的每相电流信号通过两路不同放大倍数的电路，同时输入微控制器的ADC输入口。优点一是采用12bit的ADC可实现0.5级精度的三相电能计量，采用10bit的ADC可实现1级精度的三相电能计量；二是制造成本大幅度地降低，得以工业再现和普及。
文档编号G01R23/00GK101387662SQ200710071548
公开日2009年3月18日 申请日期2007年10月8日 优先权日2007年10月8日
发明者周震宇, 源 梁, 赵振东, 陈贤兴 申请人:杭州利尔达科技有限公司