[!--empirenews.page--](三)AD73360與STM32的接口

　　為了盡量少的占用CPU時(shí)間，需要使用STM32內(nèi)部的硬件SPI和DMA單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，而STM32的內(nèi)核根據(jù)DMA的傳輸結(jié)果來批量獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理程序。硬件連接關(guān)系如圖4所示。

　　在STM32的硬件設(shè)置程序中，需要關(guān)閉SPI的所有中斷，設(shè)置SPI為從模式，并選取一個(gè)DMA通道與之協(xié)同工作，自動(dòng)將SPI從模式收到的數(shù)據(jù)保存在指定的內(nèi)存地址。為了令A(yù)D73360正確采集數(shù)據(jù)，還必須根據(jù)使用要求配置AD73360的內(nèi)部寄存器，令A(yù)D73360處于數(shù)據(jù)模式并主動(dòng)向STM32發(fā)送采樣數(shù)據(jù)。

　　三、主要電能參量的計(jì)算

　　AD73360是固定周期采集，我們使用的是150Hz或160Hz，即每周期采集150/160點(diǎn)，為此AD73360采用的時(shí)鐘是6.000MHz或16.384MHz，系統(tǒng)中對(duì)AD73360的配置為DMCLK分頻因子為2048。AD73360是差分采集，很方便進(jìn)行過零點(diǎn)檢測和直流分量調(diào)節(jié)，以保證信號(hào)幅度對(duì)稱，從而減小系統(tǒng)誤差。

　　電壓測量(有效值)計(jì)算式：

　　式中：U-電壓有效值，n-每周期采樣點(diǎn)數(shù)， uk —電壓采樣值

　　電流測量(有效值)計(jì)算式：

　　式中：I-電流有效值，n-每周期采樣點(diǎn)數(shù)， ik-電流采樣值

　　在得到的電流電壓有效值基礎(chǔ)上計(jì)算出總功率S通過對(duì)時(shí)間積分的電流電壓積得到有功功率P，無功功率Q是總功率S與有功功率P之差，功率因數(shù)是有功功率P與總功率S的比。

　　對(duì)于單器件和三相四線星形負(fù)載的有功功率和無功功率的計(jì)算匯總?cè)缦拢?/p>

　　單元件有功功率計(jì)算式：

　　式中： P-單元件有功功率，n-每周期采樣點(diǎn)數(shù)， uk-元件上電壓采樣值， ik-元件上電流采樣值

　　單元件無功功率計(jì)算式：

　　式中：Q-單元件無功功率，n-每周期采樣點(diǎn)數(shù)， uk-元件上電壓采樣值， ik-元件上電流采樣值(90度移相后)

　　三相四線三元件有功功率計(jì)算式： PΣ=Pu+Pv+Pw

　　式中： PΣ-三相有功功率，Pk -(k=u,v,w)各相有功功率

　　三相四線三元件無功功率計(jì)算式： QΣ=Qu+Qv+Qw

　　式中： QΣ-三相無功功率，Qk -(k=u,v,w) 各相無功功率[!--empirenews.page--]四、非線性失真的補(bǔ)償與修正

　　電信號(hào)采集過程中可能存在的電磁元件會(huì)造成采集信號(hào)和實(shí)際信號(hào)之間的相位失真以及線性失真。為了補(bǔ)償和修正這些失真帶來的誤差，還需要使用分段矯正和補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

　　線性度補(bǔ)償參數(shù)和相位補(bǔ)償參數(shù)的獲取方法如下：

　　1、零偏校準(zhǔn)：令所有通道輸入為零，分別記錄各通道零點(diǎn)位置。

　　2、電壓校準(zhǔn)：令所有電壓通道輸入值為標(biāo)準(zhǔn)電壓值220V(RMS)，記錄各相電壓校準(zhǔn)參數(shù)。

　　3、電流校準(zhǔn)：令所有電流通道輸入值為分界點(diǎn)電流，記錄各通道小電流測量段校準(zhǔn)參數(shù)。再令所有電流通道輸入值為最大值，分別記錄各通道大電流測量段的校準(zhǔn)參數(shù)。

　　4、相移校準(zhǔn)：分別令電流電壓通道輸入相位相差60度感性，并且電流通道的電流值處于相位補(bǔ)償段的中間點(diǎn)，并根據(jù)有功電能誤差來求取該補(bǔ)償段的相位補(bǔ)償參數(shù)。

　　5、求取的全部補(bǔ)償參數(shù)存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器中。

　　五、電能表配合電路

　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路：Intersil的ISL12022M是內(nèi)置時(shí)鐘晶體的高可靠性全自動(dòng)溫度補(bǔ)償RTC芯片。該RTC依靠工廠預(yù)校準(zhǔn)，和全工業(yè)級(jí)溫度范圍的自動(dòng)溫補(bǔ)來保障電子產(chǎn)品全生命周期的計(jì)時(shí)精度，該RTC還具有電池狀態(tài)監(jiān)測、上電/掉電時(shí)間戳記錄功能和內(nèi)置數(shù)字溫度傳感器功能，更可以用在除電表外的綜合電力終端設(shè)備中。

　　電壓參考基準(zhǔn)：Intersil的ISL21009系列是低噪聲，高穩(wěn)定度的精密電壓基準(zhǔn)，用于在AD73360內(nèi)置基準(zhǔn)的穩(wěn)定度(50ppm)不夠的情況下，為測量系統(tǒng)補(bǔ)充提供更高穩(wěn)定度(5ppm)的參考電壓。

　　電源管理電路：ON Semiconduction的NCP3063是低成本、高效率的DC/DC穩(wěn)壓器，它對(duì)外圍電路要求簡單，輸入電壓范圍寬達(dá)40伏。而電能表往往工作在很寬的輸入電壓范圍條件下，因此，NCP3063非常適合用在電能表工頻變壓器后面做5伏或3.3伏的直流穩(wěn)壓。

　　通信接口電路：Intersil的ISL3152E是全功能RS485接口芯片，該接口芯片擁有多項(xiàng)特別適合于電能表AMR系統(tǒng)的特性指標(biāo)。其中包括，1/8標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載驅(qū)動(dòng)(256節(jié)點(diǎn))，正負(fù)16.5千伏ESD保護(hù)，熱插拔功能，20Mbps總線速率，支持星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)等等。

　　結(jié)語

　　基于CORTEX的STM32的三相電能表方案在市場上已有一定的名聲，所以這個(gè)方案已經(jīng)成功的解決了當(dāng)前存在的各種問題，對(duì)于市場也有了很高的競爭力，企業(yè)的選擇也會(huì)趨向于這個(gè)廉價(jià)的，方便快捷的系統(tǒng)。