ZHCU648B March   2019  – February 2021

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 终端设备
      1. 1.1.1 电表
      2. 1.1.2 电能质量监测仪,电能质量分析仪
    2. 1.2 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 重点产品
      1. 2.2.1  ADS131M04
      2. 2.2.2  MSP432P4111
      3. 2.2.3  TPS3840
      4. 2.2.4  TPS25921L
      5. 2.2.5  THVD1500
      6. 2.2.6  ISO7731B
      7. 2.2.7  TRS3232E
      8. 2.2.8  TPS709
      9. 2.2.9  TVS1800
      10. 2.2.10 ISO7720
    3. 2.3 设计注意事项
      1. 2.3.1 设计硬件实现
        1. 2.3.1.1 限流器电路
        2. 2.3.1.2 28
        3. 2.3.1.3 TPS3840 SVS
        4. 2.3.1.4 模拟输入
          1. 2.3.1.4.1 电压测量模拟前端
          2. 2.3.1.4.2 电流测量模拟前端
      2. 2.3.2 如何实现计量测试软件
        1. 2.3.2.1 设置
          1. 2.3.2.1.1 时钟
          2. 2.3.2.1.2 端口映射
          3. 2.3.2.1.3 用于 GUI 通信的 UART 设置
          4. 2.3.2.1.4 实时时钟 (RTC)
          5. 2.3.2.1.5 LCD 控制器
          6. 2.3.2.1.6 直接存储器存取 (DMA)
          7. 2.3.2.1.7 ADC 设置
        2. 2.3.2.2 前台进程
          1. 2.3.2.2.1 公式
        3. 2.3.2.3 后台进程
          1. 2.3.2.3.1 per_sample_dsp()
            1. 2.3.2.3.1.1 电压和电流信号
            2. 2.3.2.3.1.2 频率测量和周期跟踪
          2. 2.3.2.3.2 LED 脉冲生成
          3. 2.3.2.3.3 相位补偿
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 注意事项和警告
      2. 3.1.2 硬件
        1. 3.1.2.1 与测试设置的连接
          1. 3.1.2.1.1 双电压连接
          2. 3.1.2.1.2 单电压连接
        2. 3.1.2.2 电源选项和跳线设置
      3. 3.1.3 软件
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 测试设置
        1. 3.2.1.1 SVS 和电子保险丝功能测试
        2. 3.2.1.2 电表计量精度测试
        3. 3.2.1.3 查看计量读数和校准
          1. 3.2.1.3.1 从 LCD 中查看结果
          2. 3.2.1.3.2 从 PC 校准和查看结果
            1. 3.2.1.3.2.1 查看结果
            2. 3.2.1.3.2.2 校准
              1. 3.2.1.3.2.2.1 增益校准
                1. 3.2.1.3.2.2.1.1 电压和电流增益校准
                2. 3.2.1.3.2.2.1.2 有源功率增益校准
              2. 3.2.1.3.2.2.2 偏移校准
              3. 3.2.1.3.2.2.3 相位校准
      2. 3.2.2 测试结果
        1. 3.2.2.1 SVS 和电子保险丝功能测试结果
        2. 3.2.2.2 电表计量精度结果
  10. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 Gerber 文件
    6. 4.6 装配图
  11. 5相关文档
    1. 5.1 商标
  12. 6作者简介
  13. 7修订历史记录

电表计量精度结果

对于以下测试结果,对电表应用了增益和相位校准。在以下结果中,有功电能结果在 0° 相移下处于 0.1% 以内。在 60° 和–60° 相移(允许这些相移,从而在电表标准中实现宽松的精度)下,结果在较高电流下出现偏差的趋势是 CT 相移随电流变化。此外,有功电能与电压结果以及 RMS 电压结果表明,尽管仅对电压通道使用了 ADC 范围中的一小部分,但仍能获得良好的精度结果。

表 3-5 A 相有功电能百分比误差与电压间的关系,双电压模式
电压 (V)百分比误差
2400.0113
120-0.0067
60-0.01
30-0.012
15-0.015
表 3-6 A 相有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式
电流 (A)60°-60°
0.05-0.020.007-0.062
0.10-0.0250.017-0.057
0.25-0.0070.031-0.051
0.500.0010.029-0.031
1.000.00750.034-0.021
2.0000.04-0.036
5.000.0030.019-0.019
10.000.0070.009-0.004
20.00-0.0070.006-0.013
30.000.0007-0.0020.006
40.000.002-0.0070.013
50.00-0.009-0.040.032
60.00-0.0007-0.0490.0445
70.000.0003-0.0520.058
80.000.004-0.0640.074
90.000.01-0.0650.0845
100.000.014-0.070.101
TIDA-010037 A 相有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式图 3-17 A 相有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式
表 3-7 B 相有功电能百分比误差与电压间的关系,双电压模式
电压 (V)百分比误差
2400.011
120-0.0003
60-0.004
30-0.0047
15-0.0067
表 3-8 B 相有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式
电流 (A)60°-60°
0.05-0.032-0.007-0.122
0.10-0.0190.019-0.083
0.25-0.0190.032-0.058
0.50-0.0070.045-0.062
1.00-0.0070.045-0.045
2.00-0.0150.032-0.06
5.00-0.0070.026-0.036
10.00-0.00870.009-0.025
20.00-0.019-0.019-0.028
30.00-0.019-0.036-0.011
40.00-0.023-0.0450
50.00-0.014-0.060.0395
60.00-0.011-0.0750.045
70.00-0.01-0.0740.054
80.00.-0.0077-0.080.064
90.000.003-0.0680.066
100.000.011-0.0420.052
TIDA-010037 B 相有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式图 3-18 B 相有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式
表 3-9 累积相位有功电能百分比误差与电压间的关系,双电压模式
电压 (V)百分比误差
2400.0353
1200.022
600.016
300.014
150.013
表 3-10 累积相位有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式
电流 (A)60°-60°
0.050.0190.045-0.032
0.100.0060.058-0.032
0.250.01250.045-0.0385
0.500.0060.032-0.032
1.000.0150.045-0.019
2.000.0030.045-0.039
5.000.0060.024-0.012
10.000.010.01650
20.00-0.0070.002-0.013
30.000.002-0.0070.0085
40.000-0.0160.019
50.00-0.003-0.0350.042
60.000.002-0.0470.053
70.000.009-0.0470.063
80.00.0.007-0.050.067
90.000.013-0.0450.08
100.000.0223-0.040.092
TIDA-010037 累积相位有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式图 3-19 累积相位有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式
表 3-11 累积相位有功电能百分比误差与电压间的关系,单电压模式
电压 (V)百分比误差
240-0.005
120-0.024
60-0.031
30-0.036
15-0.043
表 3-12 累积相位有功电能百分比误差与电流间的关系,单电压模式
电流 (A)60°-60°
0.05-0.058-0.045-0.147
0.10-0.045-0.007-0.096
0.25-0.0190.019-0.083
0.50-0.02550.032-0.07
1.00-0.0110.019-0.058
2.00-0.0170.025-0.07
5.00-0.02330.011-0.053
10.00-0.01770.005-0.04
20.00-0.026-0.0023-0.0355
30.00-0.017-0.019-0.0123
40.00-0.013-0.0225-0.01
50.00-0.031-0.058-0.001
60.00-0.023-0.060.012
70.00-0.0183-0.0580.023
80.00.-0.005-0.0520.027
90.00-0.009-0.0490.036
100.000.0013-0.0450.045
TIDA-010037 累积相位有功电能百分比误差与电流间的关系,单电压模式图 3-20 累积相位有功电能百分比误差与电流间的关系,单电压模式
表 3-13 累积有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式
电流 (A)30°60°-30°-60°
0.05-0.0030.004-0.023-0.027
0.10-0.037-0.0130.011-0.008
0.25-0.067-0.0270.0430.002
1.00-0.044-0.0210.04150.011
5.00-0.036-0.01830.0220.001
10.00-0.03-0.0120.014-0.003
20.00-0.041-0.026-0.0035-0.013
40.00-0.01-0.016-0.021-0.016
60.000.025-0.0007-0.047-0.0247
80.000.0410.0085-0.048-0.021
100.000.0540.02-0.044-0.012
TIDA-010037 累积有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式图 3-21 累积有功电能百分比误差与电流间的关系,双电压模式
表 3-14 累积有功电能测量误差与频率间的关系, ±2Hz 标称频率
条件58Hz60Hz62Hz
0.5A,00.0060.0017-0.007
0.5A,600.0580.0320.032
0.5A,300-0.045-0.032-0.032
10A,00.0047-0.001-0.0033
10A,600.0250.00730.008
10A,300-0.0105-0.009-0.013
表 3-15 A 相 RMS 电流百分比误差,双电压模式
电流 (A)GUI 电流读数 (A)参考表读数 (A)百分比误差
0.050.0500530.0500310.0440
0.100.1000390.0999880.0510
0.250.2500340.249970.0256
0.500.500050.499920.0260
1.001.000170.999790.0380
2.002.000211.99960.0305
5.005.000394.99860.0358
10.0010.00139.99710.0420
20.0020.000719.9930.0385
30.0030.002529.9910.0383
40.0040.003839.9880.0395
50.0050.005449.9890.0328
60.0060.006659.9840.0377
70.0070.009169.9810.0402
80.00.80.012779.9810.0396
90.0090.01889.9760.0467
100.00100.02499.9740.0500
TIDA-010037 A 相 RMS 电流百分比误差,双电压模式图 3-22 A 相 RMS 电流百分比误差,双电压模式
表 3-16 B 相 RMS 电流百分比误差,双电压模式
电流 (A)GUI 电流读数 (A)参考表读数 (A)百分比误差
0.050.0500830.050050.0659
0.100.1000550.100020.0350
0.250.2500190.249960.0236
0.500.5000160.499890.0252
1.001.000080.999840.0240
2.002.000161.99990.0130
5.004.999794.99870.0218
10.009.999989.99820.0178
20.0019.998619.9980.0030
30.0029.994829.9920.0093
40.0039.993639.990.0090
50.0049.991849.9830.0176
60.0059.990659.9790.0193
70.0069.992169.9810.0159
80.00.79.992479.9760.0205
90.0089.994289.970.0269
100.0099.999799.970.0297
TIDA-010037 B 相 RMS 电流百分比误差,双电压模式图 3-23 B 相 RMS 电流百分比误差,双电压模式
表 3-17 A 相 RMS 电压百分比误差,双电压模式
电压 (V)GUI 电压读数 (V)参考表读数 (V)百分比误差
99.0029.0034-0.0155
1010.00310.004-0.0100
3029.99930.002-0.0100
5050.00249.9990.0060
7070.00470.0010.0043
9090.00789.9990.0089
100100.011000.0100
120120.0161200.0133
140140.025140.010.0107
160160.0281600.0175
180180.0351800.0194
200200.0492000.0245
220220.0572200.0259
230230.0672300.0291
240.240.0742400.0308
260260.087260.020.0258
270270.104270.030.0274
TIDA-010037 A 相 RMS 电压百分比误差,双电压模式图 3-24 A 相 RMS 电压百分比误差,双电压模式
表 3-18 B 相 RMS 电压百分比误差,双电压模式
电压 (V)GUI 电压读数 (V)参考表读数 (V)百分比误差
98.9999-0.0111
109.999959.99950.0045
3029.99729.9970.0000
5049.99949.9950.0080
7070.002700.0029
9090.00990.0020.0078
100100.011000.0100
120120.0171200.0142
140140.027140.010.0121
160160.03160.010.0125
180180.0421800.0233
200200.056200.010.0230
220220.069220.010.0268
230230.079230.020.0256
240.250.087250.020.0268
260260.103260.030.0281
270270.114270.030.0311
TIDA-010037 B 相 RMS 电压百分比误差,双电压模式图 3-25 B 相 RMS 电压百分比误差,双电压模式
表 3-19 有功电能百分比误差与电流间的关系,32ksps
电流 (A)60°-60°
0.050.0330.0780.028
0.100.002-0.02
0.250.02250.035-0
0.50.01830.032-0.03
10.0063-0.0063-0.02
2-0.01230.023-0.04
50.0080.014-0.01
100.00250.004-0
20-0.013-0.019-0.02
30-0.0077-0.0287E-04
40-0.025-0.0450.018
500.0027-0.070.061
60-0.002-0.0750.076
700.002-0.08330.085
80-0.0015-0.090.099
900.003-0.0960.109
1000.009-0.0990.125
TIDA-010037 有功电能百分比误差与电流间的关系,32ksps图 3-26 有功电能百分比误差与电流间的关系,32ksps.