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基于ATMEGA32單片機的三相網絡電力儀表的研制

作者: 時間:2013-12-12 來源:網絡 收藏

0引言

電能表是用來測量電路中電流在某一段時間內所消耗電能的儀表,俗稱電度表。我國是電能表生產大國,年生產能力達2億臺。目前,我國電能表的市場份額基本上是感應式與電子式六四分成,但電子式電能表呈現進一步發(fā)展的趨勢。由于電子式電能表具有數字通信接口,促使電能計量及用電管理自動化系統(tǒng)得到了大量使用(負荷控制系統(tǒng)、遠程抄表系統(tǒng)),各類抄表系統(tǒng)的可靠性、實用性有了較大提高。隨著電能計量芯片發(fā)展和完善,使得采用電能計量芯片和MCU設計的多功能電子式電能表不僅能實現電能表的各種功能,而且具有精度高,功能擴展方便,軟件易實現等優(yōu)點??梢哉f多功能電子式電能表是電能表現在和將來發(fā)展方向。本課題正是基于和ATT7022計量芯片相結合而研制的三相

1設計原理及設計要求

1.1設計原理

本儀表能測量所有常用的電力參數電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數和電能等參數。三相的構成如圖1所示,儀表工作時,電壓、電流信號經取樣電路分別取樣后,經電能處理專用集成電路做系列運算后,得到電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、有功電能、無功電能和頻率等實時數據,再經CPU處理后由LCD顯示。同時CPU還實現通信和控制功能。

1.2設計要求

1.2.1測量參數精度技術指標

參數
額定值
范圍
精度
電壓
AC100V
0~120%
0.2%
AC220V
電流
AC1A
0~120%
0.2%
AC5A
有功/無功/視在功率
_
_
0.5%
有功/無功電能
_
_
0.5%
功率因數
_
_
0.5%
頻率
_
45~60HZ
0.5%

測量參數電流、電壓誤差要求為0.2%,分析計量芯片ATT7022B可知:其內部集成了七路16位A/D轉換器,電流通道有效值在2mv-1mv的范圍內線性誤差小于0.5%,電壓通道有效值在10mv—1v的范圍內線性誤差小于0.5%。電壓取值在0.2V—0.6V(放大后的電壓值,我們電壓取樣信號為0.1V,電壓通道的放大倍數選4倍),電流取值在2mV--1V,電能線性誤差小于0.1%。因此,本儀表采樣電路選用互感器(產品精度為0.1%),所用其他元件也是精密元件來滿足設計要求。

從測量原理來看,測量參數精度取決于ATT7022B這一計量芯片,

1.2.2主要功能特點

(1) 規(guī)格型號與脈沖常數對照表

類別
參比電壓Un
額定電流In
有功脈沖常數
三相三線
3×100V
2×1 (2)A
10000imp/kWh
2×5 (6)A
10000imp/kWh
三相四線
3×220/380V
3×1 (2)A
10000imp/kWh
3×5 (6)A
10000imp/kWh

(2)電網系統(tǒng)頻率:45~60Hz

(3)測量周期:1/2秒

(4)電源輸入范圍:AC85~265V/DC100~280V

(5)功耗:≤3VA

(6)開關量輸入參數:無源干接點,接通電阻500Ω,關斷電阻>500kΩ(監(jiān)視電壓+12V)

(7)遙控量輸出參數:繼電器輸出(常開),負載電壓 AC250V/DC30V,負載電流5A

(8)氣候條件:正常工作溫度:-20℃~+70℃;存貯和運輸溫度:-40℃~+80℃;存貯和工作濕度:≤85%

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