[发明专利]一种单相电能计量芯片

说明书

本发明提供一种单相电能计量芯片，包括：与所述采样及模数转换模块相连接的全波形模块，与所述全波形模块相连接的基波分离模块，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，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，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，与所述有效值计算模块相连接的视在功率计算模块，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，N次谐波分离计算模块，还具备能量计算模块。可以灵活的选择计算全波、基波、各次谐波的有功功率、无功功率、视在功率、功率因子以及有功无功视在能量的电能计量。

技术领域

本发明属于电能计量技术领域，涉及一种单相电能计量芯片。

背景技术

目前，电子式电能表的多功能要求在智能电网应用中的地位越来越重要，随着智能电网的发展，在电能计量芯片领域，相应地要求芯片具有灵活的设计方案和多功能计量要求，并能完成各种电能质量管理的控制，比如防窃电设计。

电能计量主要是将采样的电流和电压信号通过各种信号处理，有选择的得到电流电压有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因子以及有功无功视在能量等电能计量值。电子式电能表就是采用数字化的信号处理方式，精确地给出电能计量值和完成各种电能质量管理的控制，比如防窃电设计。并且电子式电能表可以方便的实现电能计量芯片的自动校准，保证高精度的计量，同时提供便捷的校表方案，给用户的生产使用带来极大的便捷。

传统的电能计量芯片，其工作原理为把输入的电压和电流信号按照时间相乘，得到功率随着时间变化的信息，有功功率为电能表首要计量值。假设电流电压信号为余弦函数，并存在相位差φ，有功功率为：，如若电流电压信号非余弦函数，则可按傅立叶变换将信号展开为余弦函数的谐波，同样可按上述计算公式来计算有功功率。

在多功能智能电表中要求可以灵活的选择计算全波、基波、各次谐波的电流电压有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因子以及有功无功视在能量，并且可以由此给出所有多功能单相电能计量芯片设计要求的各种电能质量管理的控制，比如防窃电设计。用传统的电能计量芯片只能得到有功功率和有功能量，其他计量值又要经过复杂的处理，比如无功功率计算需要实现精确的90°移相，有效值计算需要复杂的平方根算法，视在功率可以由有功功率和无功功率相乘得到也可以由电流电压有效值相乘得到，同理功率因子也有两种方式得到。以上只是得到全波的计量值，如果需要基波的计量值需要将基波从全波中分离出来，如果需要各次谐波的计量值需要将各次谐波从全波中分离出来。如若是三相多功能智能电表，其计算复杂度又将增加许多。

由上可见，一种可以灵活的选择计算全波、基波、各次谐波的电流电压有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因子以及有功无功视在能量的电能计量实现结构是符合智能电网发展趋势的设计要求，这种实现结构还可以给出所有多功能电能计量芯片设计要求的各种电能质量管理的控制，比如防窃电设计。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种单相电能计量芯片，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；