創意無極限，儀表大發明。今天為大家介紹一項國家發明授權專利――提高相位校正精度的電能表。該專利由中穎電子股份有限公司申請，并于2016年1月11日獲得授權公告。
　　
　　內容說明
　　
　　本發明涉及電能計量技術及其電路實現技術領域，具體來說，本發明涉及一種提高相位校正精度的電能表。
　　
　　發明背景　　
　　
　　在未有本發明前，電能表相位校正采用的是電流/電壓信號延時的方式。這種方式的缺點是校正精度受ADC(模數轉換器)調制器工作頻率的制約，相位校正只能以與ADC調制器工作頻率相關的某一特定步長進行，從而難以達到很高的相位校正精度。
　　
　　發明內容
　　
　　本發明所要解決的技術問題是提供一種提高相位校正精度的電能表，能夠克服現有的電流/電壓信號延時方式的缺點，不僅能實現高精度的相位校正，而且硬件實現簡單，系統成本低。
　　
　　為解決上述技術問題，本發明提供一種提高相位校正精度的電能表，包括：電流傳感器，接收并感測一相電流信號；電壓傳感器，接收并感測一相電壓信號；第一模數轉換器，與所述電流傳感器相連接，將模擬的所述相電流信號轉換為數字的電流采樣信號；第二模數轉換器，與所述電壓傳感器相連接，將模擬的所述相電壓信號轉換為數字的電壓采樣信號；相位校正模塊，分別與所述第一模數轉換器和所述第二模數轉換器相連接，對所述電流采樣信號和所述電壓采樣信號進行實時的相位校正，分別生成電流同步信號和電壓同步信號；電能計算模塊，與所述相位校正模塊相連接，分別接收所述電流同步信號和所述電壓同步信號，并據此計算出有功電能和無功電能以向外輸出。
　　　　可選地，所述相位校正模塊包括：全通濾波器系數參量寄存器，用于存儲量化后的全通濾波器的系數參量；α正負性寄存器，用于根據α>0、α<0和α＝0這三種情形分別對應地設置0、1和2這三個數值，α為信號相位差增量；一階的全通濾波器及相關選通電路，在所述相位校正模塊內分別與所述全通濾波器系數參量寄存器和所述α正負性寄存器相連接，用于先讀出表示α正負性的所述數值，決定所述全通濾波器是否被旁路以及不被旁路時被置于哪個信號通道，再讀出量化后的所述系數參量以用于所述全通濾波器的運算，進而對所述電流采樣信號和所述電壓采樣信號進行相位校正，分別生成所述電流同步信號和所述電壓同步信號。
　　
　　所述全通濾波器的應用分為α>0、α<0和α＝0這三種情形，α為信號相位差增量；當α>0時，所述電流采樣信號的相位需要延后，所述全通濾波器被放在電流信號通道中，電壓信號通道無所述全通濾波器；當α<0時，所述電壓采樣信號的相位需要延后，所述全通濾波器被放在所述電壓信號通道中，所述電流信號通道無所述全通濾波器；當α＝0時，所述電流采樣信號和所述電壓采樣信號的相位均不需要延后，所述電流信號通道和所述電壓信號通道這兩個通道中均無所述全通濾波器，所述全通濾波器處于被旁路狀態。
　　
　　所述全通濾波器系數參量寄存器和所述α正負性寄存器均為非易失性寄存器。全通濾波器系數參量寄存器和所述α正負性寄存器均為快閃型寄存器。所述α正負性寄存器的大小為2比特。所述電流傳感器為錳銅片、電流互感器、羅氏線圈或者霍爾效應傳感器。電壓傳感器為分壓電阻或者電壓互感器。所述第一模數轉換器、所述第二模數轉換器、所述相位校正模塊和所述電能計算模塊是由一塊集成電路實現的。所述電能表能用作單相電能表或者多相電能表。
　　
　　與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明根據實際測算，在電流和電壓的信號頻率fi＝50Hz、模數轉換器的采樣頻率fs＝4kHz、信號相位差增量|α|≤4°、全通濾波器的系數參量k字長為16比特的條件下，相位校正的誤差小于10-4度。由此可見，本發明提出的采用全通濾波器的方式可以達到很高的相位校正精度，遠高于現有的電流/電壓信號延時法，這對于提高電能表的相位校正精度是非常有利的。另一方面，由于一階全通濾波器結構簡單，用集成電路實現時開銷較小，因此這種構造的電能表在相位校正的實現上是簡便易行的。
　　
　　綜上所述，本發明能夠克服現有的電流/電壓信號延時方式的缺點，不僅能實現高精度的相位校正，而且整個電能表硬件實現簡單，系統成本低。
　　
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