單相多功能電能表參考設計方案

　　尋求一個(gè)低成本、優(yōu)質(zhì)的方案一直是電能表行業(yè)所追求的目標。隨著(zhù)電力改革，新技術(shù)的推進(jìn)及分時(shí)電價(jià)的調整等用電政策的出臺，國家電網(wǎng)公司出臺了電能表的新標準，為此，中電公司設計出單相多功能電能表參考解決方案，來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。

　　電能表采用了飛思卡爾MC9S08MZ60微控制器為控制核心，整合了CEACSZ、Epson、NS、貝嶺BL6523、BL55076等重點(diǎn)高性能器件。整體電能表系統結構如圖1。

　　當電能表接入交流電路，BL6523對電流電壓信號進(jìn)行采樣，兩端電流信號和電壓信號先后分別經(jīng)高精度的模數轉換(ADC)將模擬信號轉換為數字信號，然后通過(guò)采樣濾波器、高通濾波器濾去高頻噪聲與直流增益，得到需要的電流采樣數據和電壓采樣數據，如圖2所示。

　　其中電流電壓瞬態(tài)值是將電流采樣數據和電壓采樣數據相乘得到，電流電壓瞬態(tài)值經(jīng)過(guò)低通濾波器輸出平均有功功率。將電流電壓采樣數據分別通過(guò)平方電路、低通濾波器、開(kāi)平方電路得到電流有效值和電壓有效值。

　　BL6523對輸入數字信號進(jìn)行處理，完成數字濾波、過(guò)零檢測、相位校正后得到數據，經(jīng)過(guò)時(shí)間積分累計計算獲得電能計量。計量芯片BL6523集成一個(gè)SPI接口，通過(guò)SPI接口與MCU(MC9S08MZ60)之間進(jìn)行計量參數以及校表參數的傳遞。MCU中斷捕獲并對電量脈沖進(jìn)行計數，并查詢(xún)記錄電量方向。

　　主要器件及其性能分析

　　主控芯片8位MCU MC9S08MZ60采用增強型HCS08內核，40MHzCPU，20MHz內部總線(xiàn); 60kB片上flash和2kB片上RAM;等待模式加兩個(gè)停止模式的低功耗設計;具有掉電自動(dòng)比較檢測功能，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，實(shí)現軟件零開(kāi)銷(xiāo)。芯片配置較好，性能穩定可靠，功耗和成本低。計量芯片采用貝嶺數字防竊電的計量專(zhuān)用芯片BL6523，此芯片具有較高的性?xún)r(jià)比，集成了高精度Sigma-Delta ADC、參考電壓電路、電源管理電路等模擬電路模塊，以及處理有功功率、電流電壓有效值等電參數的數字信號處理電路。LCD驅動(dòng)模塊采用貝嶺BL55076，這是一款通用型液晶控制和驅動(dòng)單芯片，漢字顯示清晰直觀(guān)。電源管理芯片采用NSLM2841，這是一款低功耗高效率且具有短路保護電源管理芯片。實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用RX-8025T，內置高穩定度的數字溫度補償晶振蕩器，I2C總線(xiàn)速度高達400kbit/s，具備日歷、計時(shí)、閏年自動(dòng)調整功能，功耗低，日計時(shí)準確度≤0.5s/d。

　　中電設計單相多功能電能表，所采用器件都是以高質(zhì)量、高精度、高穩定性、低功耗、低成本出發(fā)，具有一定的價(jià)格競爭力。電能表除了具有電能計量功能外，還具有多費率分時(shí)計量、預付費、防竊電、存儲、時(shí)間管理、紅外和RS485通訊接口等多種功能。功能完善，適用于居民、商店、學(xué)校等場(chǎng)合，是當前用電體制改革，實(shí)現電能商品化和高低峰分時(shí)計量，調整電網(wǎng)負荷狀態(tài)的理想電能計量產(chǎn)品。