专利名称：一种高精度电能测量电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电能测量技术领域，具体的说是一种高精度电能测量电路。
背景技术：
电力能源是现代社会中最重要的二次能源，除了人们日常生活所需外，还涉及国家的工业、农业、商业、信息、国防、交通等重要的领域。在目前用电紧张、电价普遍上涨的时期，科学、精确地对用户消耗电能的计量就成为一个不可忽视的问题，直接关系到国家的财政收入、电业部门的最终经济效益和用户电费的合理负担。早期的感应式和机电式电能表受其工作原理以及材料工艺等条件的局限，计量的准确性一般只能达到0. 5 3. 0级(即计量误差在0. 5% 3%)，而且普遍存在容易受外界干扰、自身功耗大、容易修改窃电等现象，这些电能表将逐步地退出历史的舞台。随着集成电路技术的发展和全电子式电能表的广泛应用，出现了一种不再使用感应测量机构的电能计量单元——电能计量芯片(EnergyMetering IC)，它主要由乘法器来完成对电功率的测量，但这种电能计量芯片以模拟乘法器为核心，处理精度不会超过12位，计量的准确度很难有所提高。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种采样数字和模拟电路混合实现，可以精确测量瞬时电压、电流和计算IRMS、VRMS、瞬时功率、有功功率、无功功率的高精度电能测量电路。为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是该一种高精度电能测量电路，包括ALU单元、数字滤波器、二阶A I ADC转换器、四阶A 2 ADC转换器、可编程增益放大器PGA和AAF抗混叠滤波器,其特征在于一号AAF抗混叠滤波器的电压输出端连接一号可编程增益放大器PGA的电压输入端,一号AAF抗混叠滤波器为一号可编程增益放大器PGA提供转换电压；二号AAF抗混叠滤波器的电压输出端连接二号可编程增益放大器PGA的电压输入端，二号AAF抗混叠滤波器为二号可编程增益放大器PGA提供转换电压；所述一号可编程增益放大器PGA的电压输出端连接二阶A I ADC转换器的转换电压输入端,一号可编程增益放大器PGA为二阶A I ADC转换器提供转换电压；二号可编程增益放大器PGA的电压输出端连接四阶A 2ADC转换器的转换电压输入端，二号可编程增益放大器PGA为四阶A 2 ADC转换器提供转换电压；所述二阶A 2 ADC转换器的转换结果连接一号数字滤波器的数字输入端，二阶A 2ADC转换器为一号数字滤波器提供电压通道的AD转换数据；所述四阶A 2 ADC转换器的转换结果连接二号数字滤波器的数字输入端，四阶A I ADC转换器为二号数字滤波器提供电流通道的AD转换数据；所述一号数字滤波器的数据处理结果输出端和所述二号数字滤波器的数据处理结果输出端分别连接所述ALU单元的两路数据输入端，一号数字滤波器为ALU单元提供电压通道的滤波数据，二号数字滤波器为ALU单元提供电流通道的滤波数据。本实用新型的有益效果是与现有技术相比，本电路测量精度高，电能数据线性度在1000:1动态范围内线性度为±0. 1%，该电路采样数字和模拟电路结合方法，数字电路可以在不同工艺实现；同时，该电路可以精确测量瞬时电压、电流和计算IRMS、VRMS、瞬时功率、有功功率、无功功率，用于研制开发电能表。
图1为本实用新型的结构框图；图中:1、ALU单元；2、一号数字滤波器；3、二号数字滤波器；4、二阶A I: ADC转换器；5、四阶A I: ADC转换器；6、一号可编程增益放大器PGA ;7、二号可编程增益放大器PGA ；
8、一号AAF抗混叠滤波器；9、二号AAF抗混叠滤波器。
具体实施方式
参照附图1制作本实用新型，该一种高精度电能测量电路，包括ALU单元1、数字滤波器、二阶A 2 ADC转换器4、四阶A I: ADC转换器5、可编程增益放大器PGA和AAF抗混叠滤波器，其特征在于:一号AAF抗混叠滤波器8的电压输出端连接一号可编程增益放大器PGA 6的电压输入端,一号AAF抗混叠滤波器8为一号可编程增益放大器PGA6提供转换电压；二号AAF抗混叠滤波器9的电压输出端连接二号可编程增益放大器PGA7的电压输入端，二号AAF抗混叠滤波器9为二号可编程增益放大器PGA7提供转换电压；所述一号可编程增益放大器PGA 6的电压输出端连接二阶A 2 ADC转换器4的转换电压输入端,一号可编程增益放大器PGA 6为二阶A I: ADC转换器4提供转换电压；二号可编程增益放大器PGA7的电压输出端连接四阶A 2 ADC转换器5的转换电压输入端，二号可编程增益放大器PGA7为四阶A I:ADC转换器5提供转换电压；所述二阶A SADC转换器4的转换结果连接一号数字滤波器2的数字输入端，二阶A 2 ADC转换器4为一号数字滤波器2提供电压通道的AD转换数据；所述四阶A I: ADC转换器5的转换结果连接二号数字滤波器3的数字输入端，四阶A SADC转换器5为二号数字滤波器3提供电流通道的AD转换数据；所述一号数字滤波器2的数据处理结果输出端和所述二号数字滤波器3的数据处理结果输出端分别连接所述ALU单元I的两路数据输入端，一号数字滤波器2为ALU单元I提供电压通道的滤波数据，二号数字滤波器3为ALU单元I提供电流通道的滤波数据。所述一号AAF抗混叠滤波器8用于外部电压通道信号并提供高频滤波；所述二号AAF抗混叠滤波器9用于外部电流通道信号并提供高频滤波；所述一号可编程增益放大器PGA 6用于一号AAF抗混叠滤波器8并提供可编程增益；所述二号可编程增益放大器PGA 7用于二号AAF抗混叠滤波器9并提供可编程增益；所述二阶A SADC转换器4用于将一号可编程增益放大器PGA 6输出的电压信号进行模拟数字转换，输出给一号数字滤波器2 ;所述四阶A I:ADC转换器5用于将二号可编程增益放大器PGA 7输出的电压信号进行模拟数字转换，输出给二号数字滤波器3 ;所述一号数字滤波器2用于接收所述二阶△ I: ADC转换器4转换结果，并进行梳状滤波和IIR滤波等操作；所述二号数字滤波器3用于接收所述四阶A SADC转换器5转换结果，并 进行梳状滤波和IIR滤波等操作；所述ALU单元I用于接收所述一号数字滤波器2和所述二号数字滤波器3滤波处理结果，并进行电参数的计算。
权利要求1.一种高精度电能测量电路，包括ALU单元(I)、数字滤波器、二阶A2ADC转换器(4)、四阶A SADC转换器(5)、可编程增益放大器PGA和AAF抗混叠滤波器，其特征在于:一号AAF抗混叠滤波器(8)的电压输出端连接一号可编程增益放大器PGA (6)的电压输入端，一号AAF抗混叠滤波器(8)为一号可编程增益放大器PGA (6)提供转换电压；二号AAF抗混叠滤波器(9)的电压输出端连接二号可编程增益放大器PGA (7)的电压输入端，二号AAF抗混叠滤波器(9)为二号可编程增益放大器PGA (7)提供转换电压；所述一号可编程增益放大器PGA (6)的电压输出端连接二阶A 2ADC转换器(4)的转换电压输入端,一号可编程增益放大器PGA (6)为二阶A I: ADC转换器(4)提供转换电压；二号可编程增益放大器PGA (7)的电压输出端连接四阶A I: ADC转换器(5)的转换电压输入端，二号可编程增益放大器PGA (7)为四阶A I:ADC转换器(5)提供转换电压；所述二阶A I:ADC转换器(4)的转换结果连接一号数字滤波器(2)的数字输入端，二阶A I:ADC转换器(4)为一号数字滤波器(2)提供电压通道的AD转换数据；所述四阶A I: ADC转换器(5)的转换结果连接二号数字滤波器(3)的数字输入端，四阶A I: ADC转换器(5)为二号数字滤波器(3)提供电流通道的AD转换数据；所述一号数字滤波器(2)的数据处理结果输出端和所述二号数字滤波器(3)的数据处理结果输出端分别连接所述ALU单元(I)的两路数据输入端，一号数字滤波器(2 )为ALU单元(I)提供电压通道的滤波数据，二号数字滤波器(3 )为ALU单元(I)提供电流通道 的滤波数据。
专利摘要本实用新型公开了一种高精度电能测量电路，包括ALU单元、数字滤波器、二阶ΔΣADC转换器、四阶ΔΣADC转换器、可编程增益放大器PGA和AAF抗混叠滤波器，其特征在于一号AAF抗混叠滤波器的电压输出端依次连接一号可编程增益放大器PGA的电压输入端、二阶ΔΣADC转换器的转换电压输入端、一号数字滤波器的数字输入端；二号AAF抗混叠滤波器的电压输出端依次连接二号可编程增益放大器PGA的电压输入端、四阶ΔΣADC转换器的转换电压输入端、二号数字滤波器的数字输入端；所述一号数字滤波器和二号数字滤波器的数据处理结果输出端分别连接所述ALU单元的两路数据输入端。该电路，测量精度高。
文档编号G01R22/10GK202916342SQ20122057356
公开日2013年5月1日 申请日期2012年11月3日 优先权日2012年11月3日
发明者颜雨, 吴明花, 李萌, 单来成, 尚绪树, 桑涛, 李启龙, 宋金凤, 林佳明 申请人:山东力创科技有限公司