专利名称：一种电力参数测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电能计量技术领域，特别涉及一种电力参数测量装置。
背景技术：
目前，以微处理器(MCU)为中心，并在同一硅片上集成了时钟电路(RTC)、液晶驱动电路OXD Drive)、电擦写存储器(EEPROM)电路、计量电路的片上系统(SOC)芯片，其计量部分的地(数字地和模拟地)使用时需要连接在AC220V的火线上。而微处理器的地(数字地和模拟地)由于与计量部分的地同处于一个硅片上，且之间有信号传递，因此无法实现物理上几千伏的隔离。例如，采集电压和电流的采集部分以及负责计算的DSP处理部分都是集成在一个硅片上。从而出现了 AC220V火线上各种电气设备的干扰(带宽从OHz到上百MHz、信号强度从mV到几千伏)直接进入微处理器的地的严重局面，导致电表SOC芯片将计量部分集成在同一个硅片上带来了困难，目前已经集成在同一个硅片上的，虽然采用了很多抗干扰技术，但是仍然无法保证其可靠性。目前，这种没有将数字地和模拟地完全隔离的电表SOC芯片基本不被电力仪表行业接收。在国际上，西方发达国家的电表已经逐步实现SOC化，其SOC芯片的模拟地和数字地未作隔离。但是由于西方发达国家的电网对用电设备的注入干扰控制极其严格，电网干扰极小，因此数字地和模拟地不做隔离也不会影响微处理器的可靠工作。但我们国家的电网对用电设备的输入干扰没有做到西方发达国家的地步。因此，如何将电表SOC芯片中的数字地和模拟地进行完全隔离是本领域技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种电力参数测量装置，其数字地和模拟地可以实现完全隔离。本实用新型提供一种电力参数测量装置，包括电流传感芯片、电压传感芯片、脉冲变压器、计量芯片或片上系统芯片；所述电流传感芯片的一端连接电流传感器件，另一端连接所述脉冲变压器的一次绕组；所述电压传感芯片的一端连接电压传感器件，另一端连接所述脉冲变压器一次绕组；所述脉冲变压器的二次绕组连接所述计量芯片或片上系统芯片；所述电流传感芯片将电流传感器采集的模拟电流信号转换为数字电流信号，再进行高通滤波以后，经过所述脉冲变压器传递给所述计量芯片或片上系统芯片；所述电压传感芯片将电压传感器采集的模拟电压信号转换为数字电压信号，再进行高通滤波以后，经过所述脉冲变压器传递给所述计量芯片或片上系统芯片；[0014]所述计量芯片或片上系统芯片利用所述电流信号和电压信号进行电力参数的测量。优选地，所述电流传感芯片为两个；所述电压传感芯片为一个。优选地，所述脉冲变压器为一个，所述电流传感芯片和电压传感芯片均连接所述脉冲变压器的一次绕组。优选地，所述脉冲变压器的数量等于所述电流传感芯片和电压传感芯片的数量之和，一个电流传感芯片连接一个脉冲变压器的一次绕组；一个电压传感芯片连接一个脉冲变压器的一次绕组。优选地，所述电流传感芯片和电压传感芯片均包括:AD转换模块、高通滤波模块、SRAM模块和数据发送模块；所述AD转换模块连接所述电流传感器件或电压传感器件，AD转换模块将模拟电流或电压信号转换为数字电流或电压信号；所述高通滤波模块连接所述AD转换模块，对数字电流或电压信号进行滤波；所述SRAM模块连接所述高通滤波模块，缓存滤波后的数字电流或电压信号；所述数据发送模块连接所述SRAMJf SRAM中缓存的数字电流或电压信号经过所述脉冲变压器发送给计量芯片或片上系统芯片。优选地，所述电压传感芯片和电流传感芯片均还包括脉冲能量收集稳压模块；计量芯片或片上系统芯片向脉冲变压器发送几百kHz至几十MHz的高频脉冲信号;电压传感芯片和电流传感芯片中的脉冲能量收集稳压模块将接收的高频脉冲信号进行整流滤波后作为本芯片的供电电源。优选地，所述计量芯片或片上系统芯片利用所述电流信号和电压信号进行电力参数的测量，具体为有功功率P : P = P; [士 Σ 咐)例]-Poff其中，Pj为功率增益校正系数，Poff为有功功率偏置校正系数，V (k)为电压传感器件测量的电压信号；i(k)为电流传感器件测量的电流信号；无功功率Q :0 = PA^TAU、'-QoffQoff为无功功率偏置校正系数为电压信号V (k)后移90度相角后的数值；电流有效值Irms -Jrms =IjAfmf -1Off
V丄NIj电流增益校正系数，Ioff为电流偏置校正系数，i (k)为电流传感器件测量的电流信号；电压有效值Vrms -.Vrms =。' 钱刚]2 -Voff
V丄NVj电压增益校正系数，Vtjff为电流偏置校正系数，V (k)为电压传感器件测量的电压信号。优选地，所述电流传感芯片和电压传感芯片集成为一个芯片，称为电流和电压传感芯片；该电力参数测量装置包括两个电流和电压传感芯片，分别为第一电流和电压传感芯片，第二电流和电压传感芯片；其中，第一电流和电压传感芯片的一端连接第一电流传感器件和第一电压传感器件，另一端连接第一脉冲变压器一次绕组；第二电流和电压传感芯片的一端连接第二电流传感器件和第二电压传感器件，另一端连接第二脉冲变压器的一次绕组；第一脉冲变压器的二次绕组连接所述计量芯片或片上系统芯片；第二脉冲变压器的二次绕组连接所述计量芯片或片上系统芯片。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型提供的电力参数测量装置，设计了电流传感芯片和电压传感芯片，在这两个芯片上实现了 AD转换功能和高通滤波功能，然后通过脉冲变压器将数字信号传递给计量芯片或片上系统芯片。这样将AD转换模块从计量芯片或片上系统芯片上移出，并且由脉冲变压器实现了物理上隔离，将数据采集部分和计算部分进行隔离，这样可以实现模拟地和数字地的完全隔离，从而避免强电信号对计量芯片或片上系统芯片上的弱电信号的电磁干扰。
图I是本实用新型提供的电力参数测量装置实施例一示意图；图2是本实用新型提供的电力参数测量装置实施例二结构图；图3是本实用新型提供的电力参数测量装置实施例三结构图；图4是本实用新型提供的电力参数测量装置实施例四结构图；图5是本实用新型提供的电力参数测量装置实施例五结构图；图6是本实用新型提供的电压传感芯片或电流传感芯片结构图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解和实施本实用新型提供的技术方案，首先介绍几个电力参数。计量芯片或SOC芯片的DSP处理器将各传感IC上传的各原始数据按下列数学公式进行处理即可得到各电参数实时值。有功功率P:P = Pj [士 Σ v(k)Kk)-\ -Poff(O式中=Pj为功率增益校正系数，Poff为有功功率偏置校正系数，V (k)为电压传感器测量的电压信号；i(k)为电流传感器测量的电流信号；无功功率Q 0=6[士(2)[0056]式中=Pj为功率增益校正系数，Qoff为无功功率偏置校正系数为电压信号
v(k)后移90度相角后的数值。电流有效值
权利要求1.一种电力参数测量装置，其特征在于，包括电流传感芯片、电压传感芯片、脉冲变压器、计量芯片或片上系统芯片； 所述电流传感芯片的一端连接电流传感器件，另一端连接所述脉冲变压器的一次绕组； 所述电压传感芯片的一端连接电压传感器件，另一端连接所述脉冲变压器一次绕组； 所述脉冲变压器的二次绕组连接所述计量芯片或片上系统芯片； 所述电流传感芯片将电流传感器采集的模拟电流信号转换为数字电流信号，再进行高通滤波以后，经过所述脉冲变压器传递给所述计量芯片或片上系统芯片； 所述电压传感芯片将电压传感器采集的模拟电压信号转换为数字电压信号，再进行高通滤波以后，经过所述脉冲变压器传递给所述计量芯片或片上系统芯片； 所述计量芯片或片上系统芯片利用所述电流信号和电压信号进行电力参数的测量。
2.根据权利要求I所述的电力参数测量装置，其特征在于，所述电流传感芯片为两个； 所述电压传感芯片为一个。
3.根据权利要求I或2所述的电力参数测量装置，其特征在于，所述脉冲变压器为一个，所述电流传感芯片和电压传感芯片均连接所述脉冲变压器的一次绕组。
4.根据权利要求I或2所述的电力参数测量装置，其特征在于，所述脉冲变压器的数量等于所述电流传感芯片和电压传感芯片的数量之和，一个电流传感芯片连接一个脉冲变压器的一次绕组；一个电压传感芯片连接一个脉冲变压器的一次绕组。
5.根据权利要求I所述的电力参数测量装置，其特征在于，所述电流传感芯片和电压传感芯片均包括:AD转换模块、高通滤波模块、SRAM模块和数据发送模块； 所述AD转换模块连接所述电流传感器件或电压传感器件，AD转换模块将模拟电流或电压信号转换为数字电流或电压信号； 所述高通滤波模块连接所述AD转换模块，对数字电流或电压信号进行滤波； 所述SRAM模块连接所述高通滤波模块，缓存滤波后的数字电流或电压信号； 所述数据发送模块连接所述SRAMJf SRAM中缓存的数字电流或电压信号经过所述脉冲变压器发送给计量芯片或片上系统芯片。
6.根据权利要求5所述的电力参数测量装置，其特征在于，所述电压传感芯片和电流传感芯片均还包括脉冲能量收集稳压模块； 计量芯片或片上系统芯片向脉冲变压器发送几百kHz至几十MHz的高频脉冲信号；电压传感芯片和电流传感芯片中的脉冲能量收集稳压模块将接收的高频脉冲信号进行整流滤波后作为本芯片的供电电源。
7.根据权利要求I所述的电力参数测量装置，其特征在于，所述计量芯片或片上系统芯片利用所述电流信号和电压信号进行电力参数的测量，具体为 有功功率P 7 =乃[士|>(吵㈨] 其中，Pj为功率增益校正系数，Poff为有功功率偏置校正系数，V (k)为电压传感器件测量的电压信号；i(k)为电流传感器件测量的电流信号； 无功功率 Q ,Q =z_Ak)\-QoffQoff为无功功率偏置校正系数为电压信号v(k)后移90度相角后的数值； 电流有效值
8.根据权利要求I所述的电力参数测量装置，其特征在于，所述电流传感芯片和电压传感芯片集成为一个芯片，称为电流和电压传感芯片；该电力参数测量装置包括两个电流和电压传感芯片，分别为第一电流和电压传感芯片，第二电流和电压传感芯片； 其中，第一电流和电压传感芯片的一端连接第一电流传感器件和第一电压传感器件，另一端连接第一脉冲变压器一次绕组； 第二电流和电压传感芯片的一端连接第二电流传感器件和第二电压传感器件，另一端连接第二脉冲变压器的一次绕组； 第一脉冲变压器的二次绕组连接所述计量芯片或片上系统芯片； 第二脉冲变压器的二次绕组连接所述计量芯片或片上系统芯片。
专利摘要本实用新型提供一种电力参数测量装置，包括电流传感芯片的一端连接电流传感器件，另一端连接脉冲变压器的一次绕组；电压传感芯片的一端连接电压传感器件，另一端连接脉冲变压器一次绕组；脉冲变压器的二次绕组连接计量芯片或片上系统芯片；电流传感芯片将电流传感器采集的模拟电流信号转换为数字电流信号，再进行高通滤波以后，经过脉冲变压器传递给计量芯片或片上系统芯片；电压传感芯片将电压传感器采集的模拟电压信号转换为数字电压信号，再进行高通滤波以后，经过脉冲变压器传递给计量芯片或片上系统芯片；计量芯片或片上系统芯片利用电流信号和电压信号进行电力参数的测量。该装置可以实现模拟地和数字地的完全隔离。
文档编号G01R15/00GK202372569SQ201120555310
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者王瑞毅, 郝志强, 陈仲平 申请人:苏州银河龙芯科技有限公司