電表及其低誤差脈沖輸出方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電表及其低誤差脈沖輸出方法，電表包括信號(hào)采樣端，計(jì)量部，與所述MCU耦合的單脈沖定時(shí)器，通過(guò)計(jì)量部計(jì)算出電網(wǎng)電功率信號(hào)w，被MCU加以讀??；通過(guò)積分產(chǎn)生器輸出一個(gè)脈沖周期t1給MCU，按照此脈沖周期單元dt1對(duì)電功率信號(hào)w進(jìn)行n個(gè)周期的累加以計(jì)算出電能值P；在所述dt1的中斷里持續(xù)比較累加的電能值P與一個(gè)脈沖當(dāng)量之間的差值△ω與所述MCU讀出的計(jì)量部功率w在此dt1周期內(nèi)的能量值∑ω，當(dāng)△ω小于∑ω時(shí)則判定實(shí)際電能脈沖輸出的時(shí)刻發(fā)生在第n＋1個(gè)dt1中斷之前；根據(jù)△ω與∑ω之間的差值和所述MCU所讀出的計(jì)量部功率w計(jì)算出下一個(gè)脈沖輸出的時(shí)刻△t。
【專利說(shuō)明】電表及其低誤差脈沖輸出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的一般概觀是涉及一種應(yīng)用在單相或三相電網(wǎng)電能采集上的低成本、高精度的脈沖輸出方法，適用于電能計(jì)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代集成電路的快速發(fā)展，計(jì)量領(lǐng)域也出現(xiàn)了由計(jì)量芯片主動(dòng)出電脈沖的芯片，特別是在高精度電能表應(yīng)用上。但是因?yàn)槠湎鄬?duì)較高的成本，在低成本的I級(jí)表甚至
0.5S級(jí)表中應(yīng)用并不是很廣泛。這些類型的表出脈沖的方式還是由表計(jì)MCU來(lái)控制的。
[0003]隨著電力領(lǐng)域的改革和發(fā)展，對(duì)電能表的精度要求也越來(lái)越高。一般的電能表應(yīng)具備與所計(jì)量的電能成正比的LED脈沖和電脈沖輸出功能，脈沖寬度80ms± 16ms。校驗(yàn)臺(tái)體根據(jù)電脈沖輸出端口的信號(hào)來(lái)給出檢測(cè)誤差。根據(jù)微積分原理P= / wdt，電能表積分單元dt越小，積分值就和實(shí)際值的誤差就越小。但是在電表實(shí)際設(shè)計(jì)中，因?yàn)檫€要處理其他的進(jìn)程如通信、顯示等，不可能把dt取值做成很小，500us已經(jīng)是比較小的取值。但是即使是這樣誤差的跳差在理論上還是很大的，根據(jù)極限的原理，脈沖時(shí)間延遲最大的可能就是500us，這個(gè)是顯而易見(jiàn)的。以基本電壓220V，基本電流10A，最大電流60A，脈沖常數(shù)為800imp/kwh的三相四線電能表為例，當(dāng)在基本電壓220V，三相電流都為最大電流60A時(shí)，理論上每0.1136s出一個(gè)脈沖，那么因?yàn)橹袛嘌訒r(shí)出脈沖而引起的誤差就是500/113600=0.44%,這個(gè)是比較大的誤差。再加上電壓電流信號(hào)波動(dòng)、校驗(yàn)臺(tái)體本生的誤差，對(duì)I級(jí)表而言很可能就會(huì)出現(xiàn)超差，引起的跳差很有可能超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的值，更不符合精度更高的表對(duì)誤差的要求，因此不符合設(shè)計(jì)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種應(yīng)用在三相電表上的低成本、高精度的出脈沖方法，靈活利用表計(jì)主MCU的中斷功能，根據(jù)上一秒的功率計(jì)算出下一個(gè)出脈沖的時(shí)刻，從而大幅度提高表計(jì)誤差。而且表計(jì)主MCU不需要因?yàn)樘幚沓鲭娔苊}沖而很頻繁地進(jìn)出中斷，從而可以有更多的時(shí)間處理通訊等其他事件，對(duì)表計(jì)的實(shí)時(shí)性也有了很大的提高。
[0005]本發(fā)明電表，包括信號(hào)采樣端，用于采集電網(wǎng)交流電流和電壓的模擬信號(hào)并加以轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)I和U ;計(jì)量部，接收這些數(shù)字脈沖信號(hào)并加以計(jì)算得出電功率信號(hào)W，被三相電表內(nèi)的一個(gè)主處理器(MCU)加以讀取，其進(jìn)一步包括:與所述MCU耦合的單脈沖定時(shí)器，用于產(chǎn)生一個(gè)不同于所述電功率信號(hào)w的新脈沖信號(hào)t2 ;以及設(shè)置于所述MCU內(nèi)的一個(gè)積分產(chǎn)生器，設(shè)定并輸出一個(gè)脈沖周期tl給MCU。
[0006]作為優(yōu)選，在所述MCU中以關(guān)系式:P = / wdt
[0007]計(jì)算出電能值P，其中將dt通過(guò)所述積分產(chǎn)生器設(shè)定為dtl，所述MCU設(shè)定為按照此dtl周期性地對(duì)電功率信號(hào)w進(jìn)行累加。
[0008]作為優(yōu)選，在所述一個(gè)dtl的中斷里持續(xù)比較累加的電能值P與脈沖當(dāng)量之間的差值Λ ω與所述MCU讀出的計(jì)量部功率w在此dtl周期內(nèi)的能量值Σ ω，當(dāng)Λ ω小于Σ ω時(shí)則判定實(shí)際電能脈沖輸出的時(shí)刻發(fā)生在下一個(gè)dtl中斷之前。
[0009]作為優(yōu)選，根據(jù)Λ ω與σ ω之間的差值和所述MCU所讀出的計(jì)量部功率w計(jì)算出下一個(gè)脈沖輸出的時(shí)刻At，此時(shí)在當(dāng)前dtl中斷里開(kāi)啟所述單脈沖定時(shí)器產(chǎn)生新脈沖信號(hào)t2。
[0010]作為優(yōu)選，所述時(shí)刻At是小于dtl。
[0011]應(yīng)用于所述三相電表的低誤差脈沖輸出方法，包括步驟:通過(guò)計(jì)量部計(jì)算出電網(wǎng)電功率信號(hào)W，被MCU加以讀取；通過(guò)積分產(chǎn)生器輸出一個(gè)脈沖周期tl給MCU，按照此脈沖周期單元dtl對(duì)電功率信號(hào)w進(jìn)行η個(gè)周期的累加以計(jì)算出電能值P ;在所述dtl的中斷里持續(xù)比較累加的電能值P與一個(gè)脈沖當(dāng)量之間的差值Λ ω與所述MCU讀出的計(jì)量部功率w在此dtl周期內(nèi)的能量值Σ ω，當(dāng)Λ ω小于Σ ω時(shí)則判定實(shí)際電能脈沖輸出的時(shí)刻發(fā)生在第η + I個(gè)dtl中斷之前；根據(jù)Λ ω與Σ ω之間的差值和所述MCU所讀出的計(jì)量部功率w計(jì)算出下一個(gè)脈沖輸出的時(shí)刻Λ t,此時(shí):在當(dāng)前dtl中斷里開(kāi)啟所述單脈沖定時(shí)器，以在延時(shí)了所述的新脈沖信號(hào)t2后產(chǎn)生一個(gè)新的脈沖信號(hào)加以輸出。
[0012]設(shè)定所述新脈沖信號(hào)t2等于Λ t。
[0013]根據(jù)脈沖當(dāng)量與累加到η個(gè)dtl后得到電能的差值除以一個(gè)dtl里的電能值得到Δ to
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的輸出脈沖方法根據(jù)脈沖當(dāng)量和累加到η個(gè)dtl后得到的電量的差值除以I個(gè)dtl里的電量w (圖中深灰色部分)得到At，在第η個(gè)dtl中開(kāi)啟定時(shí)時(shí)間為Λ t的單脈沖定時(shí)器，在Λ t時(shí)間到達(dá)之后發(fā)送t2=80ms的脈沖，從而獲得更接近實(shí)際脈沖輸出的時(shí)刻，大幅度提高了電能表的精度要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明較佳實(shí)施例涉及了三相電表，包括信號(hào)采樣端，用于采集電網(wǎng)交流電流和電壓的模擬信號(hào)并加以轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)I和U;計(jì)量部，接收這些數(shù)字脈沖信號(hào)并加以計(jì)算得出電功率信號(hào)W，被三相電表內(nèi)的一個(gè)主處理器(MCU)加以讀取，進(jìn)一步包括:與所述MCU耦合的單脈沖定時(shí)器，用于產(chǎn)生一個(gè)不同于所述電功率信號(hào)w的新脈沖信號(hào)t2 ;以及設(shè)置于所述MCU內(nèi)的一個(gè)積分產(chǎn)生器，設(shè)定并輸出一個(gè)脈沖周期tl給MCU。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，在所述MCU中以關(guān)系式:
【權(quán)利要求】
1.電表，包括信號(hào)采樣端，用于采集電網(wǎng)交流電流和電壓的模擬信號(hào)并加以轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)；計(jì)量部，接收這些數(shù)字脈沖信號(hào)并加以計(jì)算得出電功率信號(hào)W，被電表內(nèi)的一個(gè)主處理器(MCU)加以讀取，其特征在于進(jìn)一步包括:與所述MCU耦合的單脈沖定時(shí)器，用于產(chǎn)生一個(gè)不同于所述電功率信號(hào)w的新脈沖信號(hào)t2 ;以及 設(shè)置于所述MCU內(nèi)的一個(gè)積分產(chǎn)生器，設(shè)定并輸出一個(gè)脈沖周期tl給MCU。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電表，其特征在于:在所述MCU中以關(guān)系式:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電表，其特征在于:在所述一個(gè)dtl的中斷里持續(xù)比較累加的電能值P與脈沖當(dāng)量之間的差值Λ ω與所述MCU讀出的計(jì)量部功率w在此dtl周期內(nèi)的能量值Σ ω，當(dāng)Λ ω小于Σ ω時(shí)則判定實(shí)際電能脈沖輸出的時(shí)刻發(fā)生在下一個(gè)dtl中斷之前。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電表，其特征在于:根據(jù)Λω與Σ ω之間的差值和所述MCU所讀出的計(jì)量部功率w計(jì)算出下一個(gè)脈沖輸出的時(shí)刻At,此時(shí)在當(dāng)前dtl中斷里開(kāi)啟所述單脈沖定時(shí)器產(chǎn)生新脈沖信號(hào)t2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電表，其特征在于:所述時(shí)刻Λt是小于dtl。
6.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述電表的低誤差脈沖輸出方法，其特征在于包括步驟: 通過(guò)計(jì)量部計(jì)算出電網(wǎng)電功率信號(hào)W，被MCU加以讀??； 通過(guò)積分產(chǎn)生器輸出一個(gè)脈沖周期tl給MCU，按照此脈沖周期單元dtl對(duì)電功率信號(hào)w進(jìn)行η個(gè)周期的累加以計(jì)算出電能值P ； 在所述dtl的中斷里持續(xù)比較累加的電能值P與一個(gè)脈沖當(dāng)量之間的差值Λ ω與所述MCU讀出的計(jì)量部功率w在此dtl周期內(nèi)的能量值Σ ω，當(dāng)Λ ω小于Σ ω時(shí)則判定實(shí)際電能脈沖輸出的時(shí)刻發(fā)生在第η + I個(gè)dtl中斷之前； 根據(jù)Λ ω與Σ ω之間的差值和所述MCU所讀出的計(jì)量部功率w計(jì)算出下一個(gè)脈沖輸出的時(shí)刻At，此時(shí):在當(dāng)前dtl中斷里開(kāi)啟所述單脈沖定時(shí)器，以在延時(shí)了所述的新脈沖信號(hào)t2后產(chǎn)生一個(gè)新的脈沖信號(hào)加以輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低誤差脈沖輸出方法，其特征在于:設(shè)定所述新脈沖信號(hào)t2等于At。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的低誤差脈沖輸出方法，其特征在于:根據(jù)脈沖當(dāng)量與累加到η個(gè)dtl后得到電能的差值除以一個(gè)dtl里的電能值得到Λ t。
【文檔編號(hào)】G01R22/06GK103698598SQ201310731827
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】李家成, 胡珊妹, 宋錫強(qiáng), 何鈺 申請(qǐng)人:華立儀表集團(tuán)股份有限公司