[发明专利]实现测量精度预校准功能的电能计量电路结构及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及计量芯片领域，特别涉及电能计量电路技术领域，具体是指一种实现测量精度预校准功能的电能计量电路结构及其方法。

背景技术

电子式电能表在出厂前，需要对其测量精度进行校准，以满足有关电能计量技术规范标准的要求。

请参阅图1所示，其为现有无校准功能的电能计量电路结构示意框图。目前，对于电子式电能表常用的校准方法主要有两种：硬件校准和软件校准。

硬件校准，在电子式电能表PCB应用板上，电压采样通道设计电阻分压器网络，通过短接分压器网络电阻，改变线电压衰减来调准采样电压，从而实现校表目的。硬件校准方法需要根据误差情况手工短接适当的电阻，调整速度慢；且电阻分压网络的校验范围有限(一般为±30％)，对于超出校验范围的电能计量电路，需要手工更换、焊接分压网络中的电阻，增加了硬件成本，还容易因虚焊假焊影响电表计量的精度。

软件校准，在电能计量电路内部设计校准寄存器，通过MCU向校准寄存器写入校准值来实现校准。现有的软件校准方法或技术有两类，一类是在对线电压/电流信号进行模数转换前，预先对模拟信号进行增益调制(具体请见中国发明专利申请CN03129510.X)；该方法需要设计高精度的模拟增益可调制放大电路，设计难度大，技术上不容易实现。另一类是在模拟线电压/电流信号转换为数字量后，对数字量进行增益调节，目前的带校准功能的电能计量产品多数按此方法实现；该方法适用于带通讯接口的计量电路，需要重新设计校准寄存器电路、数字信号处理电路，增加数字电路规模。

采用该方法设计的电能计量产品应用时，需通过通讯接口外接EEPROM存储器。在校表时，校准数据存储到外部EEPROM存储器；电能表应用时，校准数据从EEPROM读出，通过通讯接口写入校准寄存器实现校准。对于无通讯接口的计量电路，需要设计校准寄存器电路、通讯接口电路及数字信号运算电路等模块，增加通讯引脚，无法兼容原有外围电路，必须重新设计PCB板，成本高。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够有效实现电能测量精度预校准功能、兼容原有电子式电能表外围电路、显著降低校表成本、结构简单实用、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的实现测量精度预校准功能的电能计量电路结构及其方法。

为了实现上述的目的，本发明的实现测量精度预校准功能的电能计量电路结构及其方法如下：

该实现测量精度预校准功能的电能计量电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括基准模块、采样模块、模数转换模块、时钟与频率转换模块、数字信号处理模块、校准寄存器及接口模块、校准模块，其中：

所述的基准模块用于产生电路工作所需的基准电压信号，并为所述的采样模块和模数转换模块提供基准电压；

所述的采样模块用于采样电流信号和线电压信号，送至所述的模数转换模块进行处理；

所述的模数转换模块把所述的采样模块采样的电流信号和线电压信号转换为对应的电流信号数字量和电压信号数字量，送至所述的数字信号处理模块处理；

所述的数字信号处理模块对电流信号数字量和电压信号数字量进行滤波处理并进行运算，计算得到瞬时功率值，并将瞬时功率值累加得到电能计量值，输出至外部MCU进行处理；

所述的时钟与频率转换模块为所述的采样模块、模数转换模块、数字信号处理模块提供时钟信号及输出脉冲频率基准信号；

所述的校准寄存器及接口模块中的校准寄存器存储有控制所述的校准模块的工作状态的校准值信息；

所述的校准寄存器为非易失性可编程单元，其通过复用引脚实现编程接口，作为所述的校准寄存器及接口模块的接口电路。

所述的实现测量精度预校准功能的电能计量电路结构，在测试校准时，复用引脚用于编程该校准寄存器；正常工作时，该校准寄存器值保持不变，复用引脚正常使用。

若该电能计量电路为带通讯接口的电能计量电路，所述的校准寄存器可以为内部寄存器电路单元。所述的校准寄存器及接口模块的接口电路与该通讯接口复用，该校准数据暂存到外部EEPROM存储器，然后通过该通讯接口写入该校准寄存器。

所述的校准寄存器的位宽由所述的校准模块的校准范围决定；

所述的校准模块根据该校准寄存器的设置控制工作状态，并对所述的基准模块输出的基准电压在预设的范围内进行微调，并送至所述的模数转换模块。

该实现测量精度预校准功能的电能计量电路结构中的校准模块可以由跟随器单元和分压电路单元组成来实现，所述的跟随器单元的输出端与所述的分压电路单元的输入端相连接。