ZHCUB46A June   2023  – March 2025 ADS131M08 , MSPM0G1507

 

  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
    2. 1.2 电表
    3. 1.3 电能质量监测仪,电能质量分析仪
    4. 1.4 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 外部采用 TPS3840 电源电压监控器 (SVS)
      2. 2.2.2 使用 TMAG5273 线性 3D 霍尔效应传感器进行磁篡改检测
      3. 2.2.3 模拟输入
        1. 2.2.3.1 电压测量模拟前端
        2. 2.2.3.2 电流测量模拟前端
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1  ADS131M08
      2. 2.3.2  MSPM0G3507
      3. 2.3.3  用于驱动分段式 LCD 显示屏的 MSP430FR4131
      4. 2.3.4  TPS3840
      5. 2.3.5  THVD1400
      6. 2.3.6  ISO6731
      7. 2.3.7  ISO6720
      8. 2.3.8  TRS3232E
      9. 2.3.9  TPS709
      10. 2.3.10 TMAG5273
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1  如何实现计量测试软件
    2. 3.2  计时系统
    3. 3.3  用于 GUI 通信的 UART 设置
    4. 3.4  实时时钟 (RTC)
    5. 3.5  MSP430FR4131 中的 LCD 控制器
    6. 3.6  直接存储器访问 (DMA)
    7. 3.7  ADC 设置
    8. 3.8  前台进程
      1. 3.8.1 公式
    9. 3.9  后台进程
    10. 3.10 软件函数 per_sample_dsp()
      1. 3.10.1 电压和电流信号
      2. 3.10.2 频率测量和周期跟踪
    11. 3.11 LED 脉冲生成
    12. 3.12 相位补偿
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 所需的硬件和软件
      1. 4.1.1 硬件
      2. 4.1.2 注意事项和警告
    2. 4.2 测试设置
      1. 4.2.1  将 TIDA-010243 连接到计量测试设备
      2. 4.2.2  电源选项和跳线设置
      3. 4.2.3  电表计量精度测试
      4. 4.2.4  查看计量读数和校准
        1. 4.2.4.1 从 LCD 中查看结果
        2. 4.2.4.2 从 PC 校准和查看结果
      5. 4.2.5  MSPM0+ MCU 的校准和闪存设置
      6. 4.2.6  增益校准
      7. 4.2.7  电压和电流增益校准
      8. 4.2.8  有源功率增益校准
      9. 4.2.9  偏移校准
      10. 4.2.10 相位校准
      11. 4.2.11 软件代码示例
    3. 4.3 测试结果
      1. 4.3.1 SVS 功能测试
      2. 4.3.2 电表计量精度结果
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件
      1. 5.1.1 原理图
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB 布局建议
      4. 5.1.4 布局图
      5. 5.1.5 Gerber文件
    2. 5.2 工具与软件
    3. 5.3 文档支持
    4. 5.4 支持资源
    5. 5.5 商标
  12. 6作者简介
  13. 7修订历史记录

电表计量精度测试

为了测试电表配置中的计量精度,使用源发生器在 测试设置 中提到的正确位置向系统提供电压和电流。

在累积有功和无功电能测试中,对每个相位的电能读数之和进行精度测试。对于累积有功电能误差和累积无功电能误差测试,电流范围为 100mA 至 100A。对于累积有功电能,在馈入参考设计的电压和电流波形之间施加 0° (PF = 1)、PF = 0.5i(电感)和 PF = 0.8c(电容)的相移。根据有功电能输出脉冲的误差,针对三个 PF 值创建了一个有功电能百分比误差与电流间的关系图。

对于累积无功电能误差测试,遵循了类似的过程(但未使用 90° (sin ϕ = 1i)、sin ϕ = 0.5i(电感)和 sin ϕ = 0.8c(电容)相移),并且绘制了累积无功电能误差。

当向系统施加电压和电流时,系统以 6400 个脉冲/kWh 的速率输出累积有功电能脉冲和累积无功电能脉冲。此脉冲输出馈入参考表(在此参考设计的测试设备中,该脉冲输出集成在用于电源发生器的同一设备中),而参考表根据提供给系统的实际电能和由此系统的有功与无功电能输出脉冲确定的电能测量值,确定电能百分比误差。

相比之下,对于单个相位有功电能测试,测试了单个相位电能读数(A 相、B 相和 C 相)。在测试一个相位的单个电能精度时,通过为另一相位的电流提供 0A 输入来禁用此相位,这样,累积有功电能读数在理想情况下等于单个相位电压,这允许使用累积电能脉冲输出来测试单个相位的精度。

为了测试 RMS 精度,我们使用了 GUI 中的 RMS 读数,因为用于电能精度测试的脉冲输出不能用于 RMS 电压和电流的精度测试。对于电压测试,每个相位施加 10A 电流,同时每个相位上的电压在 9V–270V 之间变化。由于电路板上存在 275V 压敏电阻,因此电压变化不超过 270V,在超过 275V 的电压下进行测试时可以拆除此压敏电阻。

施加每个电压后,等到读数稳定,然后记录 GUI 中针对每个相位产生的 RMS 电压读数。从 GUI 获得已测得的 RMS 电压读数后,需要从参考表获得实际的 RMS 电压读数,这是必要步骤,因为源发生器可能无法精确生成所需的电压值,尤其是在小电压下。使用由参考表测得的 RMS 电压和 GUI 中的 RMS 电压值,即可计算出 RMS 电压百分比误差。使用类似过程计算 RMS 电流百分比误差,对每个相位使用了 120V 电压以及介于 50mA 到 100A 之间的电流。

所有这些测试均使用 ADS131M08 的 8kSPS 采样率设置运行。

对于 A 相的 VRMS 精度测试,电压在 9V 至 270V 范围内变化,而电流稳定在 10A。对于 A 相上的 IRMS 精度测试,电压稳定在 120V,而电流在 0.025A 至 100A 范围内变化。

以下两张有功功率和无功功率图符合 IEC 62053-22 的 0.2S 和 0.5S 级精度限值,假设 Inominal = 15A;因此 Inominal 的 5% 点位于 750mA 处。

通过五个测试系列计算每次测量的平均误差,按顺序针对每个电流值进行测量,然后计算这五个测量值的最大偏差(在下面的图中未显示),以确认该计量子系统的稳定性低于允许最大误差的 10%。

对于以下测试结果,对电表应用了增益、相位和偏移校准。

使用以下各项的校准值数据记录测试数据:• V_in =120V • I_in = 10A • 在60°处校准的相位 • 相位 = 3 • ACT 和 REACT 的能量脉冲 = 6400 • 室温