本發(fā)明屬于電能計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種單相電能計(jì)量芯片。

背景技術(shù)：

目前，電子式電能表的多功能要求在智能電網(wǎng)應(yīng)用中的地位越來(lái)越重要，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，在電能計(jì)量芯片領(lǐng)域，相應(yīng)地要求芯片具有靈活的設(shè)計(jì)方案和多功能計(jì)量要求，并能完成各種電能質(zhì)量管理的控制，比如防竊電設(shè)計(jì)。

電能計(jì)量主要是將采樣的電流和電壓信號(hào)通過(guò)各種信號(hào)處理，有選擇的得到電流電壓有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因子以及有功無(wú)功視在能量等電能計(jì)量值。電子式電能表就是采用數(shù)字化的信號(hào)處理方式，精確地給出電能計(jì)量值和完成各種電能質(zhì)量管理的控制，比如防竊電設(shè)計(jì)。并且電子式電能表可以方便的實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量芯片的自動(dòng)校準(zhǔn)，保證高精度的計(jì)量，同時(shí)提供便捷的校表方案，給用戶的生產(chǎn)使用帶來(lái)極大的便捷。

傳統(tǒng)的電能計(jì)量芯片，其工作原理為把輸入的電壓和電流信號(hào)按照時(shí)間相乘，得到功率隨著時(shí)間變化的信息，有功功率為電能表首要計(jì)量值。假設(shè)電流電壓信號(hào)為余弦函數(shù)，并存在相位差φ，有功功率為：，如若電流電壓信號(hào)非余弦函數(shù)，則可按傅立葉變換將信號(hào)展開(kāi)為余弦函數(shù)的諧波，同樣可按上述計(jì)算公式來(lái)計(jì)算有功功率。

在多功能智能電表中要求可以靈活的選擇計(jì)算全波、基波、各次諧波的電流電壓有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因子以及有功無(wú)功視在能量，并且可以由此給出所有多功能單相電能計(jì)量芯片設(shè)計(jì)要求的各種電能質(zhì)量管理的控制，比如防竊電設(shè)計(jì)。用傳統(tǒng)的電能計(jì)量芯片只能得到有功功率和有功能量，其他計(jì)量值又要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的處理，比如無(wú)功功率計(jì)算需要實(shí)現(xiàn)精確的90°移相，有效值計(jì)算需要復(fù)雜的平方根算法，視在功率可以由有功功率和無(wú)功功率相乘得到也可以由電流電壓有效值相乘得到，同理功率因子也有兩種方式得到。以上只是得到全波的計(jì)量值，如果需要基波的計(jì)量值需要將基波從全波中分離出來(lái)，如果需要各次諧波的計(jì)量值需要將各次諧波從全波中分離出來(lái)。如若是三相多功能智能電表，其計(jì)算復(fù)雜度又將增加許多。

由上可見(jiàn)，一種可以靈活的選擇計(jì)算全波、基波、各次諧波的電流電壓有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因子以及有功無(wú)功視在能量的電能計(jì)量實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)是符合智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)的設(shè)計(jì)要求，這種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)還可以給出所有多功能電能計(jì)量芯片設(shè)計(jì)要求的各種電能質(zhì)量管理的控制，比如防竊電設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種單相電能計(jì)量芯片，包括：

采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)電流和電壓進(jìn)行分別采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得電流采樣數(shù)字值和電壓采樣數(shù)字值；

與所述采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連接的全波形模塊，用于將所述電流采樣數(shù)字值和電壓采樣數(shù)字值進(jìn)行濾波，分別獲得電流采樣值和電 壓采樣值，并將所述電流采樣值和所述電壓采樣值濾去直流分量，分別獲得全波電流瞬態(tài)值和全波電壓瞬態(tài)值；

與所述全波形模塊相連接的基波分離模塊，用于將所述全波電流瞬態(tài)值和所述全波電壓瞬態(tài)值分離，并分別獲得基波電流瞬態(tài)值以及基波電壓瞬態(tài)值；

與所述全波形模塊以及所述基波分離模塊相連接的有效值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述全波電流瞬態(tài)值計(jì)算獲得全波電流有效值，根據(jù)所述全波電壓瞬態(tài)值計(jì)算獲得全波電壓有效值，根據(jù)所述基波電流瞬態(tài)值計(jì)算獲得基波電流有效值，根據(jù)所述基波電壓瞬態(tài)值計(jì)算獲得基波電壓有效值；

與所述全波形模塊以及所述基波分離模塊相連接的有功功率計(jì)算模塊，用于計(jì)算全波有功功率以及基波有功功率；

與所述全波形模塊以及所述基波分離模塊相連接的無(wú)功功率計(jì)算模塊，用于計(jì)算全波無(wú)功功率以及基波無(wú)功功率；

與所述有效值計(jì)算模塊相連接的視在功率計(jì)算模塊，用于計(jì)算全波視在功率和基波視在功率；

與所述視在功率計(jì)算模塊和所述有功功率計(jì)算模塊相連接的功率因子計(jì)算模塊，所述功率因子模塊配置為除法算法模塊，用于計(jì)算全波功率因子和基波功率因子；

N次諧波分離計(jì)算模塊，與所述全波形模塊相連接，用于根據(jù)所述電流采樣值和所述電壓采樣值分離出N次諧波，并計(jì)算N次諧波電流 有效值、N次諧波電壓有效值、N次諧波有功功率、以及N次諧波無(wú)功功率；

還具備能量計(jì)算模塊，所述能量計(jì)算模塊配置為積分算法模塊，所述能量計(jì)算模塊與所述視在功率計(jì)算模塊相連接，用于計(jì)算視在能量，與所述有功功率計(jì)算模塊相連接，用于計(jì)算有功能量，與所述無(wú)功功率計(jì)算模塊相連接，用于計(jì)算無(wú)功能量。

具體的，所述采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的可編程增益放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

具體的，所述全波形模塊具備順次連接的相位校準(zhǔn)模塊和降采樣濾波器，用于根據(jù)所述電流采樣數(shù)字值和所述電壓采樣數(shù)字值獲得所述電流采樣值和所述電壓采樣值；還具備與所述降采樣濾波器相連接的通道校準(zhǔn)模塊和高通濾波器。

具體的，所述基波分離模塊配置為低通濾波器。

具體的，所述有效值計(jì)算模塊包括順次連接的平方算法模塊、低通濾波器、平方根算法模塊、有效值校準(zhǔn)模塊。

具體的，所述有功功率計(jì)算模塊包括順次連接的乘法算法模塊、低通濾波器、有功功率校準(zhǔn)模塊。

具體的，所述無(wú)功功率計(jì)算模塊包括順次連接的低通濾波器、希爾伯特濾波器、乘法算法模塊、低通濾波器以及無(wú)功功率校準(zhǔn)模塊。

具體的，所述視在功率計(jì)算模塊包括依次連接的乘法算法模塊和視在功率校準(zhǔn)模塊。

具體的，所述N次諧波分離計(jì)算模塊包括：

依次連接的低通濾波器和傅里葉變換模塊，用于將所述電流采樣值和所述電壓采樣值變換得到N次諧波電流值和N次諧波電壓值，還包括與所述傅里葉變化模塊相連接的四個(gè)計(jì)算通道，其中第一計(jì)算通道和第四計(jì)算通道均包括順次連接的平方算法模塊、加法算法模塊和平方根算法模塊以及N次諧波有效值校準(zhǔn)模塊，用于計(jì)算N次諧波電流有效值和N次諧波電壓有效值；第二計(jì)算通道包括順次連接的乘法算法模塊、加法算法模塊以及N次諧波有功功率校準(zhǔn)模塊，用于計(jì)算N次諧波有功功率；第三計(jì)算通道包括順次連接的乘法算法模塊和減法算法模塊，以及N次諧波無(wú)功功率校準(zhǔn)模塊，用于計(jì)算N次諧波無(wú)功功率。

本發(fā)明的單相電能計(jì)量芯片可以靈活的選擇計(jì)算全波、基波、各次諧波的電流電壓有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因子以及有功無(wú)功視在能量的電能計(jì)量。同理可以擴(kuò)展到三相電能計(jì)量芯片的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，具備工業(yè)上的可能性。在多功能智能電表中要求可以靈活的選擇計(jì)算全波、基波、各次諧波的電流電壓有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因子以及有功無(wú)功視在能量，并且可以由此給出所有多功能單相電能計(jì)量芯片設(shè)計(jì)要求的各種電能質(zhì)量管理的控制，比如防竊電設(shè)計(jì)，給用戶提供最大的設(shè)計(jì)靈活性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的單相電能計(jì)量芯片結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖2為圖1的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的局部結(jié)構(gòu)示意以及信號(hào)流示意圖；

圖4為圖2的局部結(jié)構(gòu)示意以及信號(hào)流示意圖；

圖5為圖2的局部結(jié)構(gòu)示意以及信號(hào)流示意圖；

圖6為圖2的局部結(jié)構(gòu)示意以及信號(hào)流示意圖；

圖7為圖2的局部結(jié)構(gòu)示意以及信號(hào)流示意圖；

圖8為圖2的局部結(jié)構(gòu)示意以及信號(hào)流示意圖；

圖9為圖2的局部結(jié)構(gòu)示意以及信號(hào)流示意圖；

圖10為圖2的局部結(jié)構(gòu)示意以及信號(hào)流示意圖；

圖11為本發(fā)明的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和信號(hào)流示意圖；

圖12為本發(fā)明的第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和信號(hào)流示意圖；

圖13為本發(fā)明的第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和信號(hào)流示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及工作原理等作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施方式1

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的單相電能計(jì)量芯片結(jié)構(gòu)具備以下模塊：

圖3為圖2中采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊101的具體結(jié)構(gòu)以及信號(hào)流示意圖，其中，虛線框表示本模塊中的信號(hào)流，本實(shí)施方式中，采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊101用于對(duì)分別對(duì)電流電壓進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)化為數(shù)字值，如圖3所示，包括順次連接的可編程增益放大器PGA1011和模數(shù)轉(zhuǎn)換 器ADC1012，對(duì)電流和電壓分別進(jìn)行采樣，并生成電流采樣數(shù)字值和電壓采樣數(shù)字值。由于采樣到的電流信號(hào)非常小，通常需要可編程增益放大器PGA1011對(duì)采樣的電流信號(hào)進(jìn)行放大，同理對(duì)采樣的較小的電壓信號(hào)也可以進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC1012后輸出電流采樣數(shù)值和電壓采樣數(shù)字值。

圖4為圖2中全波形模塊102的具體結(jié)構(gòu)以及信號(hào)流示意圖，其中，虛線框表示本模塊中的信號(hào)流，本實(shí)施方式中，全波形模塊102與采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊101相連接，順次連接的相位校準(zhǔn)模塊1021和降采樣濾波器SINC1022，從而獲得電流采樣值和電壓采樣值，用于后述N次諧波分離及計(jì)算模塊110中使用，另外還包括通道校準(zhǔn)模塊1023和高通濾波器HPF1024。首先，電流采樣數(shù)字值和電壓采樣數(shù)字值可能存在一個(gè)小的相位差，相位校準(zhǔn)模塊1021能夠?qū)υ撓辔徊钸M(jìn)行校準(zhǔn)，降采樣濾波器SINC1022是將采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊101中模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC1012輸出電流采樣數(shù)值和電壓采樣數(shù)字值進(jìn)行帶寬和噪聲的處理，方便后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理。另外，高通濾波器HPF1024是用于去除采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊101中模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC1012所帶來(lái)的直流分量，留下需要計(jì)量的信號(hào)。最終生成全波電壓瞬態(tài)值和全波電流瞬態(tài)值。通道校準(zhǔn)模塊1023的作用為校準(zhǔn)需要計(jì)量的信號(hào)的偏置和增益，用以給出正確的計(jì)量結(jié)果。

圖5為基波分離模塊103的信號(hào)流示意圖，基波分離模塊103與全波形模塊102相連接，配置為第四低通濾波器LPF4，將全波形模塊102中生成的全波電流瞬態(tài)值和全波電壓瞬態(tài)值分別濾去高頻諧波部分，生成基波電流瞬態(tài)值和基波電壓瞬態(tài)值。從而，用戶能夠靈活的選擇計(jì)算全波電能或基波電能。

圖6為有效值計(jì)算模塊104具體結(jié)構(gòu)和信號(hào)流示意圖，有效值計(jì)算模塊104分別與全波形模塊102和基波分離模塊103相連接，包括順次連接的平方算法模塊1041、第二低通濾波器1042、平方根算法模塊1043、還包括有效值校準(zhǔn)模塊1044。分別用于計(jì)算電流和電壓有效值。電流有效值的計(jì)算公式為其中I為電流瞬態(tài)值(全波電流瞬態(tài)值或基波電流瞬態(tài)值)，電壓有效值的計(jì)算公式為其中V為電壓瞬態(tài)值(全波電壓瞬態(tài)值或基波電壓瞬態(tài)值)。經(jīng)過(guò)有效值模塊104，從而能夠根據(jù)全波電流瞬態(tài)值得到全波電流有效值，根據(jù)基波電流瞬態(tài)值得到基波電流有效值，根據(jù)全波電壓瞬態(tài)值獲得全波電壓有效值，根據(jù)基波電壓瞬態(tài)值獲得基波電壓瞬態(tài)值。有效值用于用戶計(jì)量使用以及在后述視在功率計(jì)算模塊107中計(jì)算視在功率。有效值校準(zhǔn)模塊1044的作用為校準(zhǔn)需要計(jì)量的信號(hào)有效值的偏置和增益，用以給出正確的計(jì)量結(jié)果。

圖7為有功功率計(jì)算模塊105的具體結(jié)構(gòu)以及信號(hào)流示意圖，有功功率計(jì)算模塊105與全波形模塊102以及基波分離模塊103相連接，配置為順次連接的乘法算法模塊1051和第一低通濾波器1052以及有功功率校準(zhǔn)模塊1053，將“全波電流瞬態(tài)值”和“全波電壓瞬態(tài)值”相乘計(jì)算得到“全波有功功率”，或?qū)ⅰ盎娏魉矐B(tài)值”和“基波電壓瞬態(tài)值”相乘計(jì)算得到“基波有功功率”。此處的計(jì)算方法為有功功率校準(zhǔn)模塊1053的作用為校準(zhǔn)需要計(jì)量的信號(hào)有功功率的偏置和增益，用以給出正確的計(jì)量結(jié)果。

圖8為無(wú)功功率計(jì)算模塊106的結(jié)構(gòu)示意圖以及信號(hào)流示意圖，無(wú)功功率計(jì)算模塊106與全波形模塊102以及基波分離模塊103相連接，包括順次連接的第三低通濾波器1061，希爾伯特濾波器1062，乘法算法模塊1063，第一低通濾波器1064以及無(wú)功功率校準(zhǔn)模塊1065。將“全波電流瞬態(tài)值”和“全波電壓瞬態(tài)值”移相后相乘計(jì)算得到“全波無(wú)功功率”，或?qū)ⅰ盎娏魉矐B(tài)值”和“基波電壓瞬態(tài)值”移相后相乘計(jì)算得到“基波無(wú)功功率”，計(jì)算方式為此處希爾伯特濾波器1062的作用為將“全波電流瞬態(tài)值”和“全波電壓瞬態(tài)值”移相后產(chǎn)生90度的相差。無(wú)功功率校準(zhǔn)模塊1065的作用為校準(zhǔn)需要計(jì)量的信號(hào)無(wú)功功率的偏置和增益，用以給出正確的計(jì)量結(jié)果。

圖9為視在功率計(jì)算模塊107的結(jié)構(gòu)圖以及信號(hào)流示意圖，視在功率計(jì)算模塊107與有效值計(jì)算模塊104相連接，配置為乘法算法模塊1071以及視在功率校準(zhǔn)模塊1072，根據(jù)S＝V_rms×I_rms，將電壓有效值與電流有效值相乘得到視在功率，分別對(duì)應(yīng)全波視在功率和基波視在功率。視在功率校準(zhǔn)模塊1072的作用為校準(zhǔn)需要計(jì)量的信號(hào)視在功率的偏置和增益，用以給出正確的計(jì)量結(jié)果。

功率因子計(jì)算模塊108與視在功率計(jì)算模塊107以及有功功率計(jì)算模塊105相連接，配置為除法算法模塊，將全波有功功率與全波視在功率相除獲得全波功率因子，將基波有功功率與基波視在功率相除獲得基波功率因子。計(jì)算方法為

能量計(jì)算模塊109是分別用于計(jì)算有功能量、無(wú)功能量、視在能量以及計(jì)算后述N次諧波的有功能量、無(wú)功能量、視在能量，分別與 有功功率計(jì)算模塊105、無(wú)功功率計(jì)算模塊106、以及視在功率計(jì)算模塊107相連接，以及與后述N次諧波分離計(jì)算模塊110相連接。

本實(shí)施方式中，能量計(jì)算模塊109配置為積分算法模塊，其中有功能量計(jì)算方法為無(wú)功能量計(jì)算方法為視在能量計(jì)算方法為即，將全波有功功率積分得到全波有功能量，基波有功功率積分得到基波有功能量，全波無(wú)功功率積分得到全波無(wú)功能量，基波無(wú)功功率積分得到基波無(wú)功能量，全波視在功率積分得到全波是在能量，基波視在功率得到基波是在能量。

另外，本實(shí)施方式中，還包括如圖10所示的N次諧波分離計(jì)算模塊110，N次諧波分離計(jì)算模塊110與所述全波形模塊102相連接，用于將圖4所示中全波形模塊102中生成的電流采樣值和電壓采樣值做傅里葉變換，并進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。具體包括第五低通濾波器1101、傅里葉變換模塊1102，從而將全波形模塊102中生成的電流采樣值和電壓采樣值進(jìn)行傅里葉變換，得到N次諧波的電流值實(shí)部In(r)和N次諧波的電流值虛部In(i)；以及N次諧波的電壓值實(shí)部Vn(r)和N次諧波的電壓值虛部Vn(i)；

還包括與傅里葉變換模塊1102相連接的四條計(jì)算通道，其中第一計(jì)算通道用于計(jì)算N次諧波電流有效值，包括順次連接的平方算法模塊1103、加法算法模塊1104和平方根算法模塊1105以及N次諧波有 效值校準(zhǔn)模塊1106，電流有效值的計(jì)算公式為其中第四計(jì)算通道包括順次連接的平方算法模塊1113、加法算法模塊1114和平方根算法模塊1115以及N次諧波電壓有效值校準(zhǔn)模塊1116，用于計(jì)算N次諧波電壓有效值，計(jì)算公式為第二計(jì)算通道包括順次連接的乘法算法模塊1107、加法算法模塊1108以及N次諧波有功功率校準(zhǔn)模塊1109，用于計(jì)算N次諧波有功功率，計(jì)算方法為P＝v_Re·i_Re+v_Im·i_Im，；第三計(jì)算通道包括順次連接的乘法算法模塊1110和減法算法模塊1111，以及N次諧波無(wú)功功率校準(zhǔn)模塊1112，用于計(jì)算N次諧波無(wú)功功率，計(jì)算方法為Q＝v_Im·i_Re-v_Re·i_Im。

N次諧波分離計(jì)算模塊110連接至能量計(jì)算模塊109，分別計(jì)算N次諧波的有功能量、無(wú)功能量、視在能量，其計(jì)算方法不再贅述。

其中，以上公式的推導(dǎo)方法如下：

現(xiàn)有的有功功率的計(jì)算方法為：

無(wú)功功率計(jì)算方法為：

電流有效值計(jì)算方法為：

電壓有效值計(jì)算方法為：

視在功率計(jì)算方法為：S＝V_rms×I_rms

有功能量計(jì)算方法為：即有功功率對(duì)時(shí)間的積分

無(wú)功能量的計(jì)算方法為：即無(wú)功功率對(duì)時(shí)間的積分

視在能量的計(jì)算方法為：即視在功率對(duì)時(shí)間的積分

其中，電壓瞬時(shí)值展開(kāi)為：v＝v_Re+jv_Im，v_Re為實(shí)部，v_Im為虛部，電流瞬時(shí)值展開(kāi)為i＝i_Re+ji_Im，其中i_re為實(shí)部，i_Im為虛部。

因此，電壓有效值為電流有效值為

電壓相位角余弦值為電壓相位角正弦值為

電流相位角余弦值為電流相位角正弦值為

有功功率計(jì)算公式如此下：

由三角函數(shù)和差化積公式cos(α-β)＝cosαcosβ+sinβsinβ，可得：

無(wú)功功率計(jì)算公式如此下：

由三角函數(shù)和差化積公式sin(α-β)＝sinα·cosβ-cosα·sinβ，可得：

視在功率計(jì)算公式如此下：S＝VI

功率因子計(jì)算公式如此下：

從而，N次諧波分離計(jì)算模塊110的四條計(jì)算通道如圖2配置。

實(shí)施方式2

圖11為本發(fā)明的電能計(jì)量結(jié)構(gòu)拓展到三相電能計(jì)量芯片的結(jié)構(gòu)圖，但其基本結(jié)構(gòu)和基本原理與實(shí)施方式1相同。

首先對(duì)ABC三相電流電壓的模擬值進(jìn)行分別采樣，并通過(guò)本發(fā)明的電能計(jì)量芯片進(jìn)行分相計(jì)量，分別計(jì)算出A相電流有效值、A相電壓有效值、A相視在功率、A相無(wú)功功率、A相有功功率；B相電流有效值、B相電壓有效值、B相視在功率、B相無(wú)功功率、B相有功功率；以及，C相電流有效值、C相電壓有效值、C相視在功率、C相無(wú)功功率、C相有功功率。由于是對(duì)ABC三項(xiàng)分別進(jìn)行采樣和計(jì)算，因此以A相為例進(jìn)行說(shuō)明。

A相電流模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊101后得到A相電流信號(hào)數(shù)字值，經(jīng)過(guò)全波形模塊102、基波分離模塊103后，分別獲得A相全波電流瞬態(tài)值、A相基波電流瞬態(tài)值，經(jīng)過(guò)有效值計(jì)算模塊104后得到A相電流有效值(全波和基波)，同理可得A相電壓有效值(全波和基波)。將A相電流有效值和A相電壓有效值經(jīng)過(guò)視在功率計(jì)算模塊 107后，獲得A相視在功率值。將電流瞬態(tài)值和電壓瞬態(tài)值經(jīng)過(guò)有功功率計(jì)算模塊105后獲得A相有功功率值，將電流瞬態(tài)值和電壓瞬態(tài)值經(jīng)過(guò)無(wú)功功率計(jì)算模塊106后，A相獲得無(wú)功功率值。同樣的B相和C相工作原理相同。

因此，只需要增加一個(gè)合相模塊202，將A\B\C三相的有功功率合相后獲得合相有功功率，將A\B\C三相的無(wú)功功率合相后獲得合相無(wú)功功率，將A\B\C三相的視在功率合相后獲得合相視在功率。

合相后，在通過(guò)合相功率因子計(jì)算模塊203計(jì)算合相功率因子，該模塊與實(shí)施方式1功率因子計(jì)算模塊108的基本結(jié)構(gòu)和基本原理相同?；蛲ㄟ^(guò)合相能量計(jì)量模塊204計(jì)算合相能量，該模塊與實(shí)施方式1能量計(jì)量模塊109的基本結(jié)構(gòu)和基本原理相同，包括合相有功能量、合相無(wú)功能量以及合相視在能量。

從而，只需要增加合相模塊202，即可把本發(fā)明的單相電能計(jì)量芯片拓展到三相電能計(jì)量芯片中。

實(shí)施方式3

本實(shí)施方式是實(shí)施方式2的變形例，如圖12所示，首先對(duì)A\B\C三相的電流\電壓進(jìn)行分別采樣轉(zhuǎn)換，通過(guò)由采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊101所構(gòu)成的三相采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊301后，分別得到A\B\C三相電流\電壓采樣數(shù)字值。

此時(shí)，通過(guò)選擇模塊302選擇需要計(jì)量的分相，若需要選擇計(jì)算分相A，則將A相電壓采樣數(shù)字值和A相電流采樣數(shù)字值通過(guò)。該選擇可以采用時(shí)鐘復(fù)用設(shè)計(jì)，即在一定時(shí)間段內(nèi)分時(shí)間段分別計(jì)算A相電能計(jì)量、B相電能計(jì)量和C相電能計(jì)量，為合相計(jì)算所用。

通過(guò)選擇模塊302的分相信號(hào)后進(jìn)入波形模塊303，波形模塊303包括實(shí)施方式1中全波形模塊102中的相位校準(zhǔn)模塊和降采樣濾波器SINC，從而獲得A/B/C相電流采樣值和A/B/C相電壓采樣值，隨后進(jìn)入由實(shí)施方式1中N次諧波分離計(jì)算模塊110構(gòu)成的三相N次諧波分離計(jì)算模塊304，可以計(jì)算獲得A/B/C相的N次諧波電流有效值，N次諧波電壓有效值、N次諧波有功功率和N次諧波無(wú)功功率，進(jìn)而連接實(shí)施方式2中的合相模塊202，并進(jìn)行后續(xù)計(jì)算，可以求得N次諧波合相有功功率、N次諧波合相無(wú)功功率和視在功率，進(jìn)而計(jì)算合相功率因子、以及合相能量。

實(shí)施方式4

本實(shí)施方式為實(shí)施方式1的變形例，如圖13所示，將本發(fā)明的單相電能計(jì)量芯片用于防竊電電能計(jì)量結(jié)構(gòu)中。電流采樣A模擬值和電流采樣B模擬值以及電壓采樣模擬值分別代表火線電流、零線電流和電壓信號(hào)，通過(guò)本發(fā)明單相電能計(jì)量芯片，計(jì)算得到的電流有效值A(chǔ)為火線電流有效值，電流有效值B為零線電流有效值，如果火線電流有效值和零線電流有效值的差值大于某個(gè)預(yù)定的閾值，該計(jì)量芯片可以判斷存在竊電行為。另外，計(jì)算得到的有功功率A代表火線有功功率，有功功率B代表零線有功功率，如果火線和零線的有功功率差值大于某個(gè)預(yù)設(shè)的閾值，則判斷存在竊電行為。以上兩種判斷方式擇一即可。

從而，本發(fā)明的單相電能計(jì)量芯片實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用于智能電網(wǎng)的智能電表的計(jì)量芯片，可以滿足用戶靈活的選擇計(jì)算全波、基波、各次諧波的電流電壓有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因子以及有功無(wú)功視在能量，并且可以由此給出所有多功能單相電能計(jì)量芯 片設(shè)計(jì)要求的各種電能質(zhì)量管理的控制，比如防竊電設(shè)計(jì)。

另外，本發(fā)明的單相電能計(jì)量芯片可以擴(kuò)展到三相電能計(jì)量芯片的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。大大提高了多功能智能電表的設(shè)計(jì)靈活度，降低智能電網(wǎng)的多功能智能電表的制造成本，且較易于實(shí)現(xiàn)。

以上，僅為本發(fā)明的示意性描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，在不偏離本發(fā)明的工作原理的基礎(chǔ)上，可以對(duì)本發(fā)明作出多種改進(jìn)，這均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。