ADE7758在新型電能監控系統中的應用與研究

摘要：為了滿足當今企業電能監控系統的需求，達到低成本、高精度、簡化設計的目的，提出了一種使用三相電能計量集成電路ADE7758分時實現單相、三相電能監控功能的解決方案。通過實際開發、測試，確定芯片在該方案中的硬件電路設計、驅動開發、企業用戶應用程序實現和實際使用過程中的校準方法，提供了實際電能監控過程中的數據。根據此對計量方案的繼續優化進行了探討。
關鍵詞：ADE7758；驅動程序；應用程序；校準

0 引言
伴隨我國經濟的飛速發展，用電緊張的情勢日益嚴峻。為緩解社會用電緊張的局面，現今諸多企業采用了單相市電、三相柴油發電互補使用的方法，緩解居民用電緊張情況。企業作為用電大戶，電能供給狀況直接影響到企業的經濟效益，需要實時進行電能監控，以達到及時自身調節、節約電能和提高生產效率的目的。企業電能監控部分普遍采用美國模擬器件公司(ADI)推出的電能計量集成電路，分別計量單相電和三相電，這不僅需要2塊集成電路，而且在單相電、三相電切換的環節也需要通過硬件實現，很容易產生誤差。ADI公司2003年底推出的ADE7758三相電能計量集成電路，內部具有單相電、三相電切換計量功能，通過實際開發、測試，完善了使用一片ADE7758分時實現單相、三相電能監控的方案，避免了因為硬件切換所造成的誤差。通過實測數據可以得出這種方案具有較高的計量精度；改變了以往使用多塊芯片計量的理念，對于降低企業電能監控系統的成本和提高電能監控自動化水平具有突出意義。

1 基于ADE7758的硬件電路設計
1．1 芯片功能介紹
ADE7758是一塊高精度的三相電能計量集成電路，可以完成對有功功率、無功功率、視在功率和有效值的計算，兼容三相三線和三相四線制電路，并且具備每一相的單獨配置、校準的特性。它具有3對差分電壓輸入，分為3個電壓輸入通道和3個電流輸入通道，最大輸人電壓±0．5V，有一個與SPI兼容的串行口，可以與微處理器完成通信。因此ADE7758可以很好地適應三相電能監控的多種需求。
1．2 新型電能監控系統的解決方案
由于企業供電采用三相電與單相電相結合的方式，用于企業電能監控的設備必須滿足對于單相、三相電能監控的需求。以往這類設備都是使用專用的電能計量芯片，比如三相電能計量使用ADE7758，單相電能計量使用ADE7753，這種在一個監控系統中使用兩種計量芯片的方案不可避免地造成了電能計量誤差。為降低這種計量誤差，開發者需要以提高成本為代價采取額外的隔離措施。根據ADE7758單獨配置、校準各相電能的特點，完全可以只使用一片ADE7758，分時完成對于三相電和單相電的監控需求，因此提出了一個使用ADE7758分時完成單相電、三相電電能計量的方案框圖如圖1所示。

在該方案中，利用包含電壓互感器和電流互感器的前端處理電路，將輸入信號處理為符合ADE7758差分輸入電壓±0．5 V的要求的電壓信號。用戶可以通過鍵盤控制微處理器，使ADE7758計算得到需要的電壓有效值、電流有效值、功率值等，并輸出液晶顯示。而單相和三相電能監控方式之間的轉換則完全通過軟件控制ADE7758內部有效輸入通道實現。