ADE7755芯片在電表計量中的應(yīng)用優(yōu)勢

劉志華，楊國強

（國網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司，河北 廊坊650000）

電子式電能表在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中的應(yīng)用已經(jīng)普及，特別是在一戶一表的電能計量工作制度下，需要在合理控制功耗水平的同時，提高電能計量裝置的線性度水平、溫度水平、過載水平，提高電能計量的精確度，降低計量誤差。

ADE7755作為當(dāng)前技術(shù)條件支持下新一代的電表專用芯片，在提高電表計量整體質(zhì)量方面發(fā)揮著不容小覷的重要作用。結(jié)合大量ADE7755在電表計量中的應(yīng)用經(jīng)驗來看，對ADE7755芯片的合理應(yīng)用能夠使電表計量裝置更具準確度優(yōu)勢，且兼顧成本的低廉以及設(shè)計方案的簡單特點。從這一角度來說，電力調(diào)度管理人員所獲取的有關(guān)電能計量的數(shù)據(jù)也將更加準確。以上優(yōu)勢使得ADE7755在電表計量中所占有的發(fā)展空間更加顯著。本文針對ADE7755在電表計量中所涉及到的相關(guān)問題進行探討，具體分析如下。

1 ADE7755工作原理

ADE7755是一種能夠提供高精度保障的電能測量集成電路，ADE7755所對應(yīng)的技術(shù)指標遠遠高于現(xiàn)行IEC1036規(guī)范中對于電能測量集成電路的準確度要求。由于ADE7755僅在ADC電路以及基準源電路中應(yīng)用模擬電路，其他信號位置（包括濾波位置以及相乘位置在內(nèi)）均應(yīng)用數(shù)字電路。基于這一特性，使得ADE7755除了能夠滿足電表精度方面的要求以外，更具有了在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運行的優(yōu)勢。ADE7755工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 ADE7755工作原理示意圖

結(jié)合圖1來看，ADE7755參與電表計量的工作原理為：在ADE7755當(dāng)中有兩路16位∑－△ADC電路，該電路在正常運行狀態(tài)下能夠?qū)㈦娐穫鞲衅餮b置以及電壓傳感器裝置所輸出的電壓信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字量模式。電流通道所配置的ADC電路前段設(shè)置可編程增益放大器裝置，該放大器裝置輸出通過一個相位校正電路連接高通濾波器，實現(xiàn)對電流信號當(dāng)中直流分量部分的過濾處理（在此過程當(dāng)中，相位校正電路的主要價值在于對高通濾波器正常運行狀態(tài)下所產(chǎn)生的相位超前部分進行消除），這一措施使ADE7755在電表計量中對于有功功率的計算精度得到提升。在此基礎(chǔ)之上，高通濾波器裝置輸出的數(shù)字量與電壓通道ADC電路在轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)字量進行相乘處理，再經(jīng)過低通濾波器進行處理，實現(xiàn)對有功功率分量的合理提取。在此基礎(chǔ)之上，低通濾波器所輸出的數(shù)字量再經(jīng)過數(shù)字頻率轉(zhuǎn)化器處理以后，生成對應(yīng)的有功功率以及校準頻率（如圖1中，F(xiàn)1以及F2均為有功功率端，F(xiàn)C則為校準功率端），其中，有功功率端負責(zé)獲取電表計量相關(guān)的數(shù)據(jù)，而校準功率端則負責(zé)實現(xiàn)對瞬時功率的靈活校準。在此基礎(chǔ)之上，電源檢測電路針對模擬電壓取值進行動態(tài)監(jiān)督控制，在檢測到模擬電壓取值低于4±0．005 V的情況下，ADE7755將執(zhí)行復(fù)位操作，這一操作能夠確保ADE7755相關(guān)器件在上電或掉電工況下均能夠正常完成啟動動作。

2 ADE7755性能優(yōu)勢

ADE7755是一款能夠應(yīng)用于單向配電系統(tǒng)中的高精度電能計量裝置，屬性為IC計量裝置。在電力系統(tǒng)中引入ADE7755，能夠提供建立在輸電線電壓計算以及電流計算基礎(chǔ)之上的有功功率，同時有功功率數(shù)據(jù)的計量可以進一步細化為瞬時值、平均值這兩個方面。從結(jié)構(gòu)組成的角度上來說，在ADE7755當(dāng)中，ADC電路以及參考電壓電路均表現(xiàn)為模擬形態(tài)，其他各種信號處理與運算均在數(shù)字域范圍內(nèi)實現(xiàn)。因此，ADE7755最大的優(yōu)勢在于：能夠根據(jù)環(huán)境的不同，在時間變化的背景之下，最大限度地提供電能計量精度以及穩(wěn)定性方面的保障。更加關(guān)鍵一點在于：ADE7755在進行電能計量中所對應(yīng)的電流通道能夠提供基于高增益的工作模式，由此可以在不造成動態(tài)范圍損失的前提下，實現(xiàn)與低阻值分流電阻器的高效連接。除此以外，兩個通道之間的增益校準并不在ADE7755器件范圍內(nèi)開展，由此能夠避免對ADE7755正常計量工作產(chǎn)生不良影響。最后，從結(jié)構(gòu)封裝的角度上來說，ADE7755封裝模式為SSOP，對于ADE7755常見的負載條件而言，本模式下均能夠提供建立在低頻以及高頻基礎(chǔ)之上的同步輸出，這一點對于提高ADE7755電能計量精確度意義重大。

3 ADE7755在電能計量中的應(yīng)用

在通過電路連接方式將ADE7755應(yīng)用于電能計量的過程中，可以應(yīng)用精密電阻網(wǎng)絡(luò)，對相電壓進行分壓處理，從而獲取電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài)下所對應(yīng)的采樣電壓信號。同時，以錳銅片為主要材料的分流器裝置能夠同步針對負載電流進行取樣，獲取對應(yīng)的采樣電流信號。在這種電路連接方案下，若出現(xiàn)負載持續(xù)性過高的問題，則會導(dǎo)致錳銅片整體功耗水平明顯增大，分流器裝置可能出現(xiàn)表面發(fā)熱的問題。但對于常見的民用儀表工作領(lǐng)域而言，此種連接方式適用性強，且成本低廉，具有推廣應(yīng)用的價值。

在這種電路連接方案下，用戶與脈沖輸出下的電能計量芯片ADE7755之間保持一一對應(yīng)關(guān)系，采用單片機對各用戶正常用電行為下所產(chǎn)生的電能脈沖信號進行循環(huán)采集，在電表智能化處理模塊操作下，對不同用戶的電能使用情況進行累計匯總處理。

需要特別注意的一點是：電子式電表對電能進行計量的過程會受到溫度或者增益系數(shù)取值的影響。因此，在不同的溫度以及增益系數(shù)取值條件下，電子式電表所計量電能數(shù)據(jù)會出現(xiàn)一定的誤差。但通過對ADE7755的合理應(yīng)用，使得這一誤差能夠得到有效的消除，最終實現(xiàn)對電表計量精度的可靠保障。

4 結(jié)束語

對于電子式電能表而言，其實現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性電能計量的核心在于所配置計量芯片的綜合性能水平。在靈活選擇適宜電能計量芯片的基礎(chǔ)之上，通過配以外圍器件，能夠使整個電子式電能表的計量功能得到準確的實現(xiàn)。ADE7755芯片的設(shè)計建立在模擬乘法器以及頻率變化的基礎(chǔ)之上，是當(dāng)前技術(shù)條件支持下最具代表性的電能計量表芯片。

［1］ 張高龍．智能電表技術(shù)及市場［J］．電器工業(yè)，2010，（12）：56－60．

［2］ 薛 琳，王振林，張麗麗，劉春暉．ADE7755構(gòu)成的電能表典型電路外圍參數(shù)的計算［J］．電子質(zhì)量，2012，（9）：8－11．

［3］ 李晉利．分表與總表為什么有誤差［J］．農(nóng)村電工，2000，（3）：35－36．

［4］ 張億忠，王以群．基于射頻識別技術(shù)的智能電能表的設(shè)計［J］．儀器儀表用戶，2011，（2）：13－16．