[发明专利]一种单相电能计量芯片

权利要求书

1.一种单相电能计量芯片，其特征在于，包括：

采样及模数转换模块，用于对电流和电压进行分别采样和模数转换，获得电流采样数字值和电压采样数字值；

与所述采样及模数转换模块相连接的全波形模块，用于将所述电流采样数字值和电压采样数字值进行滤波，分别获得电流采样值和电压采样值，并将所述电流采样值和所述电压采样值滤去直流分量，分别获得全波电流瞬态值和全波电压瞬态值；

与所述全波形模块相连接的基波分离模块，用于将所述全波电流瞬态值和所述全波电压瞬态值分离，并分别获得基波电流瞬态值以及基波电压瞬态值；

与所述全波形模块以及所述基波分离模块相连接的有效值计算模块，用于根据所述全波电流瞬态值计算获得全波电流有效值，根据所述全波电压瞬态值计算获得全波电压有效值，根据所述基波电流瞬态值计算获得基波电流有效值，根据所述基波电压瞬态值计算获得基波电压有效值；

与所述全波形模块以及所述基波分离模块相连接的有功功率计算模块，用于计算全波有功功率以及基波有功功率；

与所述全波形模块以及所述基波分离模块相连接的无功功率计算模块，用于计算全波无功功率以及基波无功功率；

与所述有效值计算模块相连接的视在功率计算模块，用于计算全波视在功率和基波视在功率；

与所述视在功率计算模块和所述有功功率计算模块相连接的功率因子计算模块，所述功率因子计算模块配置为除法算法模块，用于计算全波功率因子和基波功率因子；

N次谐波分离计算模块，与所述全波形模块相连接，用于根据所述电流采样值和所述电压采样值分离出N次谐波，并计算N次谐波电流有效值、N次谐波电压有效值、N次谐波有功功率、以及N次谐波无功功率；

还具备能量计算模块，所述能量计算模块配置为积分算法模块，所述能量计算模块与所述视在功率计算模块相连接，用于计算视在能量，与所述有功功率计算模块相连接，用于计算有功能量，与所述无功功率计算模块相连接，用于计算无功能量。

2.如权利要求1所述的单相电能计量芯片，其特征在于，所述采样及模数转换模块包括依次连接的可编程增益放大器和模数转换器。

3.如权利要求1所述的单相电能计量芯片，其特征在于，所述全波形模块具备顺次连接的相位校准模块和降采样滤波器，用于根据所述电流采样数字值和所述电压采样数字值获得所述电流采样值和所述电压采样值；还具备与所述降采样滤波器相连接的通道校准模块和高通滤波器。

4.如权利要求1所述的单相电能计量芯片，其特征在于，所述基波分离模块配置为低通滤波器。

5.如权利要求1所述的单相电能计量芯片，其特征在于，所述有效值计算模块包括顺次连接的平方算法模块、低通滤波器、平方根算法模块、有效值校准模块。

6.如权利要求1所述的单相电能计量芯片，其特征在于，所述有功功率计算模块包括顺次连接的乘法算法模块、低通滤波器、有功功率校准模块。

7.如权利要求1所述的单相电能计量芯片，其特征在于，所述无功功率计算模块包括顺次连接的低通滤波器、希尔伯特滤波器、乘法算法模块、低通滤波器以及无功功率校准模块。

8.如权利要求1所述的单相电能计量芯片，其特征在于，所述视在功率计算模块包括依次连接的乘法算法模块和视在功率校准模块。

9.如权利要求1所述的单相电能计量芯片，其特征在于，所述N次谐波分离计算模块包括：

依次连接的低通滤波器和傅里叶变换模块，用于将所述电流采样值和所述电压采样值变换得到N次谐波电流值和N次谐波电压值，还包括与所述傅里叶变换模块相连接的四个计算通道，其中第一计算通道和第四计算通道均包括顺次连接的平方算法模块、加法算法模块和平方根算法模块以及N次谐波有效值校准模块，用于计算N次谐波电流有效值和N次谐波电压有效值；第二计算通道包括顺次连接的乘法算法模块、加法算法模块以及N次谐波有功功率校准模块，用于计算N次谐波有功功率；第三计算通道包括顺次连接的乘法算法模块和减法算法模块，以及N次谐波无功功率校准模块，用于计算N次谐波无功功率。