如何基于C2000內置12位ADC設計電能計量方案？

3.2.2 電壓電流角差校準

電壓電流的角度補償使用的是軟件同步。

角差補償使用下面公式

fM是電網頻率。如果fM=50Hz，fm=256×4096=1MHz，每個步長是0.017°，當功率增益和偏置都校準完畢后，才對角差進行校準。步驟如下：

1. 在100%Ib點，設置功率因數為0.5L。

2. 獲取當前脈沖的誤差E。并將E帶入下面公式

公式計算如下例：

1. E =0.3%

2. 原始的 P1_PHASEn = 6

3. 新的 P1_PHASEn+1 =10+6=16

3.2.3 電壓增益校準

電壓增益校準步驟如下：

1. 將電壓設置成固定的電壓值，如：220V

2. 如下公式

3. 設置VRMS_FACTORn+1 到功率增益寄存器，步驟如下：

1) VRMSGEN = 220V and VRMSmeasure = 219V

2) 原始的 VRMS_FACTORn = 2000

3) 新的 VRMS_FACTORn+1 =2000*220/219=2009

3.2.4 電流增益校準

此校準類同電壓增益校準。

3.3 校表軟件使用

3.3.1 校表軟件界面介紹

圖4的校表軟件界面分為5個模塊：1，串口連接模塊;2，實時數據模塊;3，校正數據設置模塊;4，校正數據讀出模塊;5、通訊數據模塊。

3.3.2 實時數據模塊使用

實時數據模塊將電表實時測量的數據通過串口讀出在校表軟件中顯示，實時顯示數據包括：Voltage(V)有效電壓值(單位：伏特)，Current(A)有效電流(單位：安培)，Active Power(W)有功功率(單位：瓦特)，Reactive Power(Var)無功功率(單位：乏)，Apparent Power(VA)視在功率(單位：伏安)，Power Factor 功率因素Frequency(Hz)頻率(單位：赫茲)。點擊Read按鈕，可以顯示電表實時測量的數據。

3.3.3 校正數據設置模塊使用

校表軟件目前只支持Voltage Gain有效電壓增益、Current Gain有效電流增益、Power Gain有功功率增益、Phase Offset相位偏置單點校正。默認電壓校正點為：220V有效電壓，電流校正點為：1A有小電流，有功功率校正點為：220W;相位偏置校正點為：220V、1A、0.5L。

校正步驟：

1，使用校表儀器輸出220V有效電壓，1A有效電流，功率因素1.0的信號，送至電表電壓、電流輸入端;

2，在Volage Gain中輸入默認有效電壓校正值220，點擊Setting設置;

3，在Current Gain中輸入默認有效電流校正值1，點擊Setting設置;

4，在Power Gain中輸入默認有功功率校正值220，點擊Setting設置;

5，使用校表儀器輸入有效電壓，1A有效電流，功率因素0.5的信號，送至電表電壓、電流輸入端;

6，在Phase Offset中輸入offset值，一個單位對應0.02°，輸入一個數值，然后通過實時數據窗口讀出新的功率因素，反復校正，直至讀出功率因素接近0.5即可;

7，校正完畢后，點擊Save保存數據，電表將最后的校正數據保存至MCU FLASH中。

3.3.4 校正數據讀出模塊使用

校正數據讀出模塊可以通過串口將電表FLASH存儲的V Gain，I Gain，Phase Offset，P Gain校正數值的讀出。

3.3.5 通訊數據模塊使用

通訊數據模塊實時顯示串口收發的數據。設置過程中如果出現“Time out!”提示，表示連接超時，應當檢查通訊線路連接，然后重新發送命令。校正數據設置成功后，通訊數據模塊提示“Set successful!”。通過按鍵Clear Logs，可以清空通訊數據窗口歷史數據。

4 結論

4.1 硬件平臺

本方案在C2000F280270 Control Pad上進行搭建了測試平臺，并在標準的電能表測試設備上進行了精度測試。圖5為實際測試的樣機：

4.2 軟件資源占用

本方案占用的C2000資源如下表所示。

4.3 測試數據

本方案測試精度如下：

電壓電流頻率

有功功率和無功功率：

功率因素：