三相多功能电表的设计与总结报告(编辑修改稿)

三相多功能电表的设计与总结报告(编辑修改稿)内容摘要：

远程通信单元 单元框图如图 3所示。 从机进入远程模式，主机发送命令字给从机，从机接收命令字后，进行相应的数据处理，完成后发送数据字给主机。 主机接收，完成一次传输。 无线发送模块用的是射频芯片 SI4432,中心频率为 430M。 4 图 3 无线通信单元框图 按键电路 按键 与 1uf 电 容并联，实现防抖动功能。 用两片 74LS148 组成 16 线 — 4 线优先编码器。 16 路开关经过编码器进行编码。 1到 16 号按键开关分别对应显示三相电压、显示三相电流、显示三相有功功率、显示三相无功功率、显示总有功功率、显示总无功功率、显示功率因数、显示电网频率显示、显示有功电能、显示无功电能、密码锁定、密码设定、远程通信、软件校准等功能。 详细电路和按键功 能表查看附录。 软件部分方案 方案一、软件编程根据顺序流程图 根据顺序流程图进行编程， 优点是编程调理且编程方便。 方案二、软件编程根据状态转移图 根据状态转移图，程序提供了丰富的用户界面，用户开机时，通过初始界面可以进入密码设置，从新设定密码，设置完成返回初始界面。 通过用户初始界面可以选择三相电压、三相电流等测试数据的显示，并通过按键返回初始界面，并且可以进入远程控制并返回。 即通过初始界面能进入人一个功能。 方案选择；经过对比，我们选择方案二，程序具体框图查看附录。 3 理论分析与计算 ATT7028A 芯片介绍 ATT7028A 集成了六路二阶 sigmadelta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路，能够测量各相以及合相的有功功率、有功能量、各项电流电压有效值、功率因数、相角、频率等参数。 具体款图与引脚查看附录。 电压和电流有效值的测量 如图 4，电压采样值通过高通滤波器，进行平方运算，经过数字滤波器，在进行开平方运算，得到电压有效值。 电压通道输入 1000mv 到 10mv 的信号时的误差小于%。 电流有效值的获取同电 压有效值， ATT7028A 通过对电流采样值进行平方、开放以及数字滤波等一系列运算得到。 电流通道输入 1000mv 到 2mv 的信号时电流有效值的误差小于 %。 天线 SI4432 射频芯片 主机 天线 SI4432 射频芯片 从机 5 图 4 三相电压电压、三相电流测量框图 三相有功功率、有功电能、无功功率、功率因数、无功电能等的计算 各相有功功率是对去直流分量后的电压电流信号进行乘法、加法运算，数字滤波等一系列数字信号处理后得到的。 电流、电压采样数据中包含高达 21次谐波 信息。 依据有功功率公式    01nP U n I nN  得出各相有功功率 Pa 、 Pb 和 Pc。 总有功功率为： Pt Pa Pb Pc   单相有功电能计算公式：  Ep P t dt ，可测出 Epa 、 Epb 、 Epc。 有功电能为： E pt E pa E pb E pc   图 5 有功电能有功功率测量框图 三相四线制中无功功率、有功功率、功率因数的计算 总有功功率 : bbCPt aca UUIU II       总无功功率： 9 0 9 0 9 0bbCQ aca UUIU             三相三线制中无功功率、有功功率、功率因数的计算 总有功功率： bccbPt aab U IU I       电流取样值 高通滤波器 数字滤波器 开平方 得到电流有效值 I 高通滤波器 数字滤波器 开平方 得到电压有效值 U 电压有效值 电流有效值 高通滤波器 高通滤波器 相位校正 能量计算 功率计算 有功电能Epa 有功功率 Pa 功率增益校正 电压取样值 6 总无功功率： 9 0 9 0ccbQ aab U IU I        总无功电能：  Eq Q t dt 视在功率： 22S P Q,功率因数公式： P COSS。  为电压与电流相位的差角，称为阻抗角，也称为功率因数角。 相序的检测 三相电压与三相电流的相序检测可以按照先后过零点顺序进行判断，正确的电压相序为 A相电压过 零之后， B相电压过零，然后才是 C 相电压过零，否则错序。 但在三相三线模式下，电压相序的检测是按照 A相电压与 C 相电压的夹角进行判断的，当A相电压与 C相电压的夹角在 300 度左右时，认为相序正常，否则错序。 互感器取样电阻的选择 本方案所选择的电压互感器为 2ma/2ma 电流型电压互感器，根据程序所设定基准，输入电压为 220V 时采样电压应为 ，为保证系统的宽测量范围并考虑到互感器的线性区域，选择 1ma 作为基准采样电流，因此电压互感器输入端电阻应为 : 220 2201rm srm svUR i KmAI    其额 定功耗为 P = I2 * R = W 故选择 220K 2W 电阻作为输入电阻。 输出采样电阻 : 100U sam ple UoIoR    选用电流互感器规格为 5。