專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電力參數(shù)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電能計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力參數(shù)測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
目前，以微處理器(MCU)為中心，并在同一硅片上集成了時(shí)鐘電路(RTC)、液晶驅(qū)動(dòng)電路OXD Drive)、電擦寫(xiě)存儲(chǔ)器(EEPROM)電路、計(jì)量電路的片上系統(tǒng)(SOC)芯片，其計(jì)量部分的地(數(shù)字地和模擬地)使用時(shí)需要連接在AC220V的火線(xiàn)上。而微處理器的地(數(shù)字地和模擬地)由于與計(jì)量部分的地同處于一個(gè)硅片上，且之間有信號(hào)傳遞，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)物理上幾千伏的隔離。例如，采集電壓和電流的采集部分以及負(fù)責(zé)計(jì)算的DSP處理部分都是集成在一個(gè)硅片上。從而出現(xiàn)了 AC220V火線(xiàn)上各種電氣設(shè)備的干擾(帶寬從OHz到上百M(fèi)Hz、信號(hào)強(qiáng)度從mV到幾千伏)直接進(jìn)入微處理器的地的嚴(yán)重局面，導(dǎo)致電表SOC芯片將計(jì)量部分集成在同一個(gè)硅片上帶來(lái)了困難，目前已經(jīng)集成在同一個(gè)硅片上的，雖然采用了很多抗干擾技術(shù)，但是仍然無(wú)法保證其可靠性。目前，這種沒(méi)有將數(shù)字地和模擬地完全隔離的電表SOC芯片基本不被電力儀表行業(yè)接收。在國(guó)際上，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的電表已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)SOC化，其SOC芯片的模擬地和數(shù)字地未作隔離。但是由于西方發(fā)達(dá)國(guó)家的電網(wǎng)對(duì)用電設(shè)備的注入干擾控制極其嚴(yán)格，電網(wǎng)干擾極小，因此數(shù)字地和模擬地不做隔離也不會(huì)影響微處理器的可靠工作。但我們國(guó)家的電網(wǎng)對(duì)用電設(shè)備的輸入干擾沒(méi)有做到西方發(fā)達(dá)國(guó)家的地步。因此，如何將電表SOC芯片中的數(shù)字地和模擬地進(jìn)行完全隔離是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電力參數(shù)測(cè)量裝置，其數(shù)字地和模擬地可以實(shí)現(xiàn)完全隔離。本實(shí)用新型提供一種電力參數(shù)測(cè)量裝置，包括電流傳感芯片、電壓傳感芯片、脈沖變壓器、計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片；所述電流傳感芯片的一端連接電流傳感器件，另一端連接所述脈沖變壓器的一次繞組；所述電壓傳感芯片的一端連接電壓傳感器件，另一端連接所述脈沖變壓器一次繞組；所述脈沖變壓器的二次繞組連接所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片；所述電流傳感芯片將電流傳感器采集的模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)，再進(jìn)行高通濾波以后，經(jīng)過(guò)所述脈沖變壓器傳遞給所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片；所述電壓傳感芯片將電壓傳感器采集的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)，再進(jìn)行高通濾波以后，經(jīng)過(guò)所述脈沖變壓器傳遞給所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片；[0014]所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片利用所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行電力參數(shù)的測(cè)量。優(yōu)選地，所述電流傳感芯片為兩個(gè)；所述電壓傳感芯片為一個(gè)。優(yōu)選地，所述脈沖變壓器為一個(gè)，所述電流傳感芯片和電壓傳感芯片均連接所述脈沖變壓器的一次繞組。優(yōu)選地，所述脈沖變壓器的數(shù)量等于所述電流傳感芯片和電壓傳感芯片的數(shù)量之和，一個(gè)電流傳感芯片連接一個(gè)脈沖變壓器的一次繞組；一個(gè)電壓傳感芯片連接一個(gè)脈沖變壓器的一次繞組。優(yōu)選地，所述電流傳感芯片和電壓傳感芯片均包括:AD轉(zhuǎn)換模塊、高通濾波模塊、SRAM模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；所述AD轉(zhuǎn)換模塊連接所述電流傳感器件或電壓傳感器件，AD轉(zhuǎn)換模塊將模擬電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流或電壓信號(hào)；所述高通濾波模塊連接所述AD轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)數(shù)字電流或電壓信號(hào)進(jìn)行濾波；所述SRAM模塊連接所述高通濾波模塊，緩存濾波后的數(shù)字電流或電壓信號(hào)；所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊連接所述SRAMJf SRAM中緩存的數(shù)字電流或電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)所述脈沖變壓器發(fā)送給計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片。優(yōu)選地，所述電壓傳感芯片和電流傳感芯片均還包括脈沖能量收集穩(wěn)壓模塊；計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片向脈沖變壓器發(fā)送幾百kHz至幾十MHz的高頻脈沖信號(hào);電壓傳感芯片和電流傳感芯片中的脈沖能量收集穩(wěn)壓模塊將接收的高頻脈沖信號(hào)進(jìn)行整流濾波后作為本芯片的供電電源。優(yōu)選地，所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片利用所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行電力參數(shù)的測(cè)量，具體為有功功率P : P = P; [士 Σ 咐)例]-Poff其中，Pj為功率增益校正系數(shù)，Poff為有功功率偏置校正系數(shù)，V (k)為電壓傳感器件測(cè)量的電壓信號(hào)；i(k)為電流傳感器件測(cè)量的電流信號(hào)；無(wú)功功率Q :0 = PA^TAU、'-QoffQoff為無(wú)功功率偏置校正系數(shù)為電壓信號(hào)V (k)后移90度相角后的數(shù)值；電流有效值Irms -Jrms =IjAfmf -1Off
V丄NIj電流增益校正系數(shù)，Ioff為電流偏置校正系數(shù)，i (k)為電流傳感器件測(cè)量的電流信號(hào)；電壓有效值Vrms -.Vrms =。' 錢(qián)剛]2 -Voff
V丄NVj電壓增益校正系數(shù)，Vtjff為電流偏置校正系數(shù)，V (k)為電壓傳感器件測(cè)量的電壓信號(hào)。優(yōu)選地，所述電流傳感芯片和電壓傳感芯片集成為一個(gè)芯片，稱(chēng)為電流和電壓傳感芯片；該電力參數(shù)測(cè)量裝置包括兩個(gè)電流和電壓傳感芯片，分別為第一電流和電壓傳感芯片，第二電流和電壓傳感芯片；其中，第一電流和電壓傳感芯片的一端連接第一電流傳感器件和第一電壓傳感器件，另一端連接第一脈沖變壓器一次繞組；第二電流和電壓傳感芯片的一端連接第二電流傳感器件和第二電壓傳感器件，另一端連接第二脈沖變壓器的一次繞組；第一脈沖變壓器的二次繞組連接所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片；第二脈沖變壓器的二次繞組連接所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型提供的電力參數(shù)測(cè)量裝置，設(shè)計(jì)了電流傳感芯片和電壓傳感芯片，在這兩個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)了 AD轉(zhuǎn)換功能和高通濾波功能，然后通過(guò)脈沖變壓器將數(shù)字信號(hào)傳遞給計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片。這樣將AD轉(zhuǎn)換模塊從計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片上移出，并且由脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)了物理上隔離，將數(shù)據(jù)采集部分和計(jì)算部分進(jìn)行隔離，這樣可以實(shí)現(xiàn)模擬地和數(shù)字地的完全隔離，從而避免強(qiáng)電信號(hào)對(duì)計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片上的弱電信號(hào)的電磁干擾。

圖I是本實(shí)用新型提供的電力參數(shù)測(cè)量裝置實(shí)施例一示意圖；圖2是本實(shí)用新型提供的電力參數(shù)測(cè)量裝置實(shí)施例二結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型提供的電力參數(shù)測(cè)量裝置實(shí)施例三結(jié)構(gòu)圖；圖4是本實(shí)用新型提供的電力參數(shù)測(cè)量裝置實(shí)施例四結(jié)構(gòu)圖；圖5是本實(shí)用新型提供的電力參數(shù)測(cè)量裝置實(shí)施例五結(jié)構(gòu)圖；圖6是本實(shí)用新型提供的電壓傳感芯片或電流傳感芯片結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解和實(shí)施本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，首先介紹幾個(gè)電力參數(shù)。計(jì)量芯片或SOC芯片的DSP處理器將各傳感IC上傳的各原始數(shù)據(jù)按下列數(shù)學(xué)公式進(jìn)行處理即可得到各電參數(shù)實(shí)時(shí)值。有功功率P:P = Pj [士 Σ v(k)Kk)-\ -Poff(O式中=Pj為功率增益校正系數(shù)，Poff為有功功率偏置校正系數(shù)，V (k)為電壓傳感器測(cè)量的電壓信號(hào)；i(k)為電流傳感器測(cè)量的電流信號(hào)；無(wú)功功率Q 0=6[士(2)[0056]式中=Pj為功率增益校正系數(shù)，Qoff為無(wú)功功率偏置校正系數(shù)為電壓信號(hào)
v(k)后移90度相角后的數(shù)值。電流有效值
權(quán)利要求1.一種電力參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，包括電流傳感芯片、電壓傳感芯片、脈沖變壓器、計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片； 所述電流傳感芯片的一端連接電流傳感器件，另一端連接所述脈沖變壓器的一次繞組； 所述電壓傳感芯片的一端連接電壓傳感器件，另一端連接所述脈沖變壓器一次繞組； 所述脈沖變壓器的二次繞組連接所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片； 所述電流傳感芯片將電流傳感器采集的模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)，再進(jìn)行高通濾波以后，經(jīng)過(guò)所述脈沖變壓器傳遞給所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片； 所述電壓傳感芯片將電壓傳感器采集的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)，再進(jìn)行高通濾波以后，經(jīng)過(guò)所述脈沖變壓器傳遞給所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片； 所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片利用所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行電力參數(shù)的測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述電流傳感芯片為兩個(gè)； 所述電壓傳感芯片為一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電力參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述脈沖變壓器為一個(gè)，所述電流傳感芯片和電壓傳感芯片均連接所述脈沖變壓器的一次繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電力參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述脈沖變壓器的數(shù)量等于所述電流傳感芯片和電壓傳感芯片的數(shù)量之和，一個(gè)電流傳感芯片連接一個(gè)脈沖變壓器的一次繞組；一個(gè)電壓傳感芯片連接一個(gè)脈沖變壓器的一次繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述電流傳感芯片和電壓傳感芯片均包括:AD轉(zhuǎn)換模塊、高通濾波模塊、SRAM模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊； 所述AD轉(zhuǎn)換模塊連接所述電流傳感器件或電壓傳感器件，AD轉(zhuǎn)換模塊將模擬電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流或電壓信號(hào)； 所述高通濾波模塊連接所述AD轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)數(shù)字電流或電壓信號(hào)進(jìn)行濾波； 所述SRAM模塊連接所述高通濾波模塊，緩存濾波后的數(shù)字電流或電壓信號(hào)； 所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊連接所述SRAMJf SRAM中緩存的數(shù)字電流或電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)所述脈沖變壓器發(fā)送給計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述電壓傳感芯片和電流傳感芯片均還包括脈沖能量收集穩(wěn)壓模塊； 計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片向脈沖變壓器發(fā)送幾百kHz至幾十MHz的高頻脈沖信號(hào)；電壓傳感芯片和電流傳感芯片中的脈沖能量收集穩(wěn)壓模塊將接收的高頻脈沖信號(hào)進(jìn)行整流濾波后作為本芯片的供電電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片利用所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行電力參數(shù)的測(cè)量，具體為 有功功率P 7 =乃[士|>(吵㈨] 其中，Pj為功率增益校正系數(shù)，Poff為有功功率偏置校正系數(shù)，V (k)為電壓傳感器件測(cè)量的電壓信號(hào)；i(k)為電流傳感器件測(cè)量的電流信號(hào)； 無(wú)功功率 Q ,Q =z_Ak)\-QoffQoff為無(wú)功功率偏置校正系數(shù)為電壓信號(hào)v(k)后移90度相角后的數(shù)值； 電流有效值
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述電流傳感芯片和電壓傳感芯片集成為一個(gè)芯片，稱(chēng)為電流和電壓傳感芯片；該電力參數(shù)測(cè)量裝置包括兩個(gè)電流和電壓傳感芯片，分別為第一電流和電壓傳感芯片，第二電流和電壓傳感芯片； 其中，第一電流和電壓傳感芯片的一端連接第一電流傳感器件和第一電壓傳感器件，另一端連接第一脈沖變壓器一次繞組； 第二電流和電壓傳感芯片的一端連接第二電流傳感器件和第二電壓傳感器件，另一端連接第二脈沖變壓器的一次繞組； 第一脈沖變壓器的二次繞組連接所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片； 第二脈沖變壓器的二次繞組連接所述計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種電力參數(shù)測(cè)量裝置，包括電流傳感芯片的一端連接電流傳感器件，另一端連接脈沖變壓器的一次繞組；電壓傳感芯片的一端連接電壓傳感器件，另一端連接脈沖變壓器一次繞組；脈沖變壓器的二次繞組連接計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片；電流傳感芯片將電流傳感器采集的模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)，再進(jìn)行高通濾波以后，經(jīng)過(guò)脈沖變壓器傳遞給計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片；電壓傳感芯片將電壓傳感器采集的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)，再進(jìn)行高通濾波以后，經(jīng)過(guò)脈沖變壓器傳遞給計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片；計(jì)量芯片或片上系統(tǒng)芯片利用電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行電力參數(shù)的測(cè)量。該裝置可以實(shí)現(xiàn)模擬地和數(shù)字地的完全隔離。
文檔編號(hào)G01R15/00GK202372569SQ201120555310
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者王瑞毅, 郝志強(qiáng), 陳仲平 申請(qǐng)人:蘇州銀河龍芯科技有限公司