[實用新型]采用頻率跟蹤采樣電路的高精度電能表

無效

• 申請號: 200820063147.5
• 申請日: 2008-04-25
• 公開（公告）號: CN201191306Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 姜君;黃恭亮
• 申請（專利權）人: 四川啟明星蜀達電氣有限公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10;G01R21/06;G01R23/16
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司
• 代理人: 江曉萍

技術領域：

本實用新型與高精度電能表有關，特別與采用頻率跟蹤采樣電路的高精度電能表有關。

背景技術：

由于高精度電能表對測量誤差性能的要求特別高，特殊的采樣技術和信號處理技術在設計中顯得十分重要。

高精度電能表頻率跟蹤采樣技術是針對0.2S級及以上的安裝式高精度電能表采用的信號采集技術，這些信號包括電壓信號和電流信號，而且這種電能表除了具有測量基本電氣參數如電能、功率、電壓、電流等外，還應具有諧波分析功能。所以它們對信號采集技術的要求很高，例如要求進行高速高分辨率采樣，而且還要求是頻率跟蹤同步采樣。

由于電能表需要采集的電壓、電流信號的頻率是變化的，為了滿足電信號處理算法的需要，采樣不應是等時間間隔采樣(等時間間隔采樣在頻率變化時會產生同步誤差)，而是等角度采樣(電信號是頻率在變化的周期信號，為了提高離散數據處理的計算精度，需要每周期的采樣點數相同，都為N。如果把一個周期分成360度，那么采樣間隔就是360/N，盡管信號的周期在變化，但采樣間隔的角度是不變的，所以是等角度采樣)，我們稱為頻率跟蹤采樣或同步采樣。在設計高精度電能表時，除了要采用高速高分辨率采樣芯片外，為了實現等角度采樣，還需要精確地同步測量到信號的周期，而且還要求A/D采樣的頻率能控制，如果直接采用高速高分辨率且采樣間隔可控的AD采樣芯片，則價格十分昂貴，這在硬件上就有比較大的開銷。

目前出現了一種準同步算法。準同步算法使用的是等時間間隔采樣，即準同步采樣，這樣就避開了同步采樣的硬件開銷，但是準同步采樣算法的計算量約為同步采樣算法的n×N倍，而且采樣數據的存儲量也是同步采樣算法的n倍(n為準同步算法的迭代次數，N為每周期的采樣點數)，這樣就限制了電能表功能的開發。

實用新型內容：

本實用新型的目的是為了克服以上不足，提供一種高性能(特別是誤差性能)、多功能(實現諧波分析、無功的Hilbert變換算法等)、低成本的采用頻率跟蹤采樣電路的高精度電能表。

本實用新型的目的是這樣來實現的：

本實用新型采用頻率跟蹤采樣電路的高精度電能表，包括功能處理電路，分別與功能處理電路連接的時鐘電路、存儲電路、顯示電路、通訊電路，其特征在于有與功能處理電路連接的頻率跟蹤采樣電路，頻率跟蹤采樣電路中有過零信號采樣電路，AD采樣電路，分別與過零信號采樣電路、AD采樣電路、功能處理電路連接的信號處理與電信號周期測量電路，AD采樣電路的前端有信號調理電路對電能表的輸入信號(電壓信號)和電流信號進行調理，使之滿足采樣電路對輸入信號的要求；采樣電路完成信號采樣；信號處理與電信號周期測量電路(DSP)完成采樣數據處理與電量參數計算，并與過零信號采樣電路一起完成電信號周期的測量以實現頻率跟蹤，計量電路之處理結果(有功電能、無功電能、電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、諧波分析等)通過串口通訊線TXD、RXD送往功能處理電路使用，微處理器是功能處理電路的核心器件，它的主要作用是完成電能表控制軟件的運行，并與外部設備和其它器件進行通訊和數據交換，存儲電路是計算數據的存儲的地方，顯示電路是用于顯示各種數據的人機交互的界面，時鐘電路是電能表的時間來源，通訊電路用以實現電能表與外部的數據通訊。

上述的信號處理與電信號周期測量電路中有有選通信號SFA、SFB、SFC的信號處理與電信號周期測量芯片DSP，信號處理與電信號周期測量芯片DSP的81、82腳分別與功能處理電路中的微處理器的31、32腳連接，過零信號采樣電路中有分別對A、B、C三相電壓分壓的A相分壓器，B相分壓器、C相分壓器，分別與A、B、C相分壓器連接的A相低通濾波器、B相低通濾波器、C相低通濾波器，分別與A、B、C相低通濾波器連接的A相比較器U2A、B相比較器U2B、C相比較器U2C，分別與A、B、C相比較器連接的A相選通門U3A、B相選通門U3B、C相選通門U3C，A、B、C相選通門分別通過選通控制信號SFA、FSB、SFC與信號處理與電信號周期測量電路的35、36、37腳連接，AD采樣電路中有對A、B、C三相電壓和三相電流信號采樣的6通道采樣芯片U1。