創(chuàng)意無(wú)極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)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(qǐng)，并于2016年1月11日獲得授權(quán)公告。
　　
　　內(nèi)容說(shuō)明
　　
　　本發(fā)明涉及電能計(jì)量技術(shù)及其電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種提高相位校正精度的電能表。
　　
　　發(fā)明背景　　
　　
　　在未有本發(fā)明前，電能表相位校正采用的是電流/電壓信號(hào)延時(shí)的方式。這種方式的缺點(diǎn)是校正精度受ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)調(diào)制器工作頻率的制約，相位校正只能以與ADC調(diào)制器工作頻率相關(guān)的某一特定步長(zhǎng)進(jìn)行，從而難以達(dá)到很高的相位校正精度。
　　
　　發(fā)明內(nèi)容
　　
　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高相位校正精度的電能表，能夠克服現(xiàn)有的電流/電壓信號(hào)延時(shí)方式的缺點(diǎn)，不僅能實(shí)現(xiàn)高精度的相位校正，而且硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)成本低。
　　
　　為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)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(cè)一相電流信號(hào)；電壓傳感器，接收并感測(cè)一相電壓信號(hào)；第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述電流傳感器相連接，將模擬的所述相電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的電流采樣信號(hào)；第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述電壓傳感器相連接，將模擬的所述相電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的電壓采樣信號(hào)；相位校正模塊，分別與所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，對(duì)所述電流采樣信號(hào)和所述電壓采樣信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的相位校正，分別生成電流同步信號(hào)和電壓同步信號(hào)；電能計(jì)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(hào)和所述電壓同步信號(hào)，并據(jù)此計(jì)算出有功電能和無(wú)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(shù)參量寄存器，用于存儲(chǔ)量化后的全通濾波器的系數(shù)參量；α正負(fù)性寄存器，用于根據(jù)α>0、α<0和α＝0這三種情形分別對(duì)應(yīng)地設(shè)置0、1和2這三個(gè)數(shù)值，α為信號(hào)相位差增量；一階的全通濾波器及相關(guān)選通電路，在所述相位校正模塊內(nèi)分別與所述全通濾波器系數(shù)參量寄存器和所述α正負(fù)性寄存器相連接，用于先讀出表示α正負(fù)性的所述數(shù)值，決定所述全通濾波器是否被旁路以及不被旁路時(shí)被置于哪個(gè)信號(hào)通道，再讀出量化后的所述系數(shù)參量以用于所述全通濾波器的運(yùn)算，進(jìn)而對(duì)所述電流采樣信號(hào)和所述電壓采樣信號(hào)進(jìn)行相位校正，分別生成所述電流同步信號(hào)和所述電壓同步信號(hào)。
　　
　　所述全通濾波器的應(yīng)用分為α>0、α<0和α＝0這三種情形，α為信號(hào)相位差增量；當(dāng)α>0時(shí)，所述電流采樣信號(hào)的相位需要延后，所述全通濾波器被放在電流信號(hào)通道中，電壓信號(hào)通道無(wú)所述全通濾波器；當(dāng)α<0時(shí)，所述電壓采樣信號(hào)的相位需要延后，所述全通濾波器被放在所述電壓信號(hào)通道中，所述電流信號(hào)通道無(wú)所述全通濾波器；當(dāng)α＝0時(shí)，所述電流采樣信號(hào)和所述電壓采樣信號(hào)的相位均不需要延后，所述電流信號(hào)通道和所述電壓信號(hào)通道這兩個(gè)通道中均無(wú)所述全通濾波器，所述全通濾波器處于被旁路狀態(tài)。
　　
　　所述全通濾波器系數(shù)參量寄存器和所述α正負(fù)性寄存器均為非易失性寄存器。全通濾波器系數(shù)參量寄存器和所述α正負(fù)性寄存器均為快閃型寄存器。所述α正負(fù)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(yīng)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(shù)轉(zhuǎn)換器、所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述相位校正模塊和所述電能計(jì)算模塊是由一塊集成電路實(shí)現(xiàn)的。所述電能表能用作單相電能表或者多相電能表。
　　
　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明根據(jù)實(shí)際測(cè)算，在電流和電壓的信號(hào)頻率fi＝50Hz、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率fs＝4kHz、信號(hào)相位差增量|α|≤4°、全通濾波器的系數(shù)參量k字長(zhǎng)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(fā)明提出的采用全通濾波器的方式可以達(dá)到很高的相位校正精度，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的電流/電壓信號(hào)延時(shí)法，這對(duì)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用集成電路實(shí)現(xiàn)時(shí)開銷較小，因此這種構(gòu)造的電能表在相位校正的實(shí)現(xiàn)上是簡(jiǎn)便易行的。
　　
　　綜上所述，本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有的電流/電壓信號(hào)延時(shí)方式的缺點(diǎn)，不僅能實(shí)現(xiàn)高精度的相位校正，而且整個(gè)電能表硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)成本低。
　　
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