基于CS5460A的数字电表的校准及修调

2011-11-28 08:52:15来源: 互联网

随着大规模集成电路和通讯技术的发展,在电能计量领域,数字电表以其自身的优势,逐渐取代了传统的机械式电度表。高精度的电能计量芯片是数字电表的核心部分,CS5460A是Cirrus Logic推出的电能计量芯片,已经广泛应用于各种单、三相电能表以及电力系统测量控制领域。由于各电表厂家对芯片的控制软件不同,特别是校准处理方法的差异,造成电表误差偏大,达不到高精度要求。本文详细描述了北高智公司的三相数字电表的软件校准和修调方法,对广大的数字电表软件设计工程师有很大帮助。

三相数字电表硬件框图

本款简单有功/无功组合三相数字电表采用三星MCU(S3P8469)为控制器,CS5460A为计量芯片,电能存储在EEPROM中,通过RS485接口读出,同时在LED上直观的显示出来。另外,该款电表去除了笨重的线形变压器,采用了TOP232Y开关电源,既缩小了电表的体积,又节省了硬件成本。

在对三相数字电表的CS5460A进行校准及修调之前,应做如下工作:

1.检查测量MCU是否工作正常,如晶体是否起振(MCU的PIN12和PIN11);上电时是否给SAMSUNG 8469复位信号(MCU的PIN16)(硬件复位或功能MCU复位,低复位且保持1ms以上)。

2.检查CS5460A及外围器件是否工作正常,如:CS5460A的VA+(PIN14)VD+(PIN3)是否有+5V 供电,并观察其是否稳定,晶体是否起振(CS5460A的PIN1和PIN24),CS5460A的MODE(PIN8)是否接了DGND(数字地),参考基准电压是否为2.5V左右,(CS5460A本身提供基准电压:PIN11与PIN12 相连,再连一0.1μF电容到VA-);A、B、C三相加额定电压与最大电流时,CS5460A的电压通道与电流通道的电压信号在100mV-150mV (有效值)之间(分压电阻取值参见原理图)。

图:三相数字电表功能框图。

3. 检查MCU(SAMSUNG 8469)与CS5460A的SPI接口是否工作正常,如:CLK_CS5460(MCU的PIN21)、SDI_CS5460(MCU的PIN20)、 SPI_SDO(MCU的PIN22)是否有信号;每一相的CS(A、B、C相的CS分别对应MCU的PIN32、PIN33、PIN34)是否为每秒选通一次;每一相的RST(A、B、C相的RST分别对应MCU的PIN36、PIN37、PIN38)是否在复位,正常工作时,应无RST信号。若某相有复位信号,应检查该相CS5460A及其外围器件是否工作正常。

三相数字电表的校准

只有确保MCU及CS5460A都工作正常后,方可进行校准及修调。

CS5460A的自动校准过程:计算机发送命令给三相数字电表的MCU,MCU收到命令后发送相应的校准命令(表1)给CS5460A,等待6-8秒,校准结束。

1.校准顺序:


电压通道:直流偏移—>交流增益—>交流偏移


电流通道:直流偏移—>交流增益—>交流偏移

2.校准时输入条件:


a.校准电压通道时,电流通道始终加上最大量程电流(I=Imax);校准电流通道时,电压通道始终加上额定电压(U=Un)。


b. 校准电压通道的直流偏移和交流偏移时,电压输入端悬空或将CS5460A的VIN+与VIN-短接;校准电流通道的DC Offset和AC Offset时,电流输入端不加电流或将CS5460A的IIN+与IIN-短接。

c.校准增益校准时,电压通道与电流通道都加满度信号(即VIN+与VIN之间,IIN+与IIN-之间均为100mV-150mV,U=Un,I=Imax)。

如何修调三相电表多功能模块

CS5460A校准以后,只需调试有功软修调、相位软修调、无功软修调三个点。分A、B、C分相来修调,分相修调好后,合相的精度也就好了。在进行分相修调时,另外两相可以加电压,但不能加电流,即保证另外两相没有功率产生。

修调过程:

1.有功软修调:

输入条件:cosφ=1.0U=Un,I=Ib(额定电流)。


原理:Pr=Pt×△x。其中:Pt为CS5460A测得的单相有功功率,△x=K1+((±y)×K2),K1、K2为固定值,y为修调值。若标准表显示的有功误差偏正,则将y 减小;若标准表显示的有功误差偏负,则将y增大。

2.相位软修调

输入条件:cosφ=0.5L U=Un,I=Ib(额定电流)。


原理:在CS5460A的资料中,配置寄存器的[PC6:PC0]位用于修调CS5460A电压通道与电流通道之间由于元器件的离散性造成的相位偏差,其可修调的范围为:±2.8度(60Hz)。假设y为配置寄存器的[PC6:PC0]的值(缺省值为0),若标准表显示的有功误差偏正,则将y减小;若标准表显示的有功误差偏负,则将y增大。

注:修调相位时,测试有功功率的误差精度。相位修调好后,无功功率无须再修调相位。

3. 无功软修调:

输入条件:sinφ=1.0 U=Un,I=Ib(额定电流)。


原理:Qr=Qt×△x。其中:Qt为CS5460A测得的单相无功功率。△x=T1+((±y)×T2),T1、T2为固定值,y为修调值,若标准表显示的无功误差偏正,则将y减小;若标准表显示的无功误差偏负,则将y增大。

关键字:CS5460A  数字电表

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/1128/article_4056.html
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