[实用新型]一种高精度集成型电参数测量仪

说明书

技术领域

    本实用新型涉及电气设备电参数测量装置技术领域，特别涉及一种高精度集成型电参数测量仪。

背景技术

    三相电压、三相电流、有功功率、功率因数等电参数的测量是电机出厂测试中最基本的项目。目前市场上已出现了多种电参数检测仪，其检测方式大多数为电压、电流和功率的分离检测，从实际使用效果来看，存在着功能单一、自动化程度低等缺点，与当前大批量的自动化工业测试不相适应，同时，这些产品也不能完全满足诸多电力设备对用电情况的检测需求。     目前，数字式电参数检测仪主要有两种设计方案：第一种是采用A／D芯片和DSP芯片相结合的方式，A／D芯片采样电流、电压值并数字化，然后通过DSP内部运算得出各参数值，其主要原理是通过FFT变换还原基波；第二种是采用专用电能计量芯片，CPU直接从专用电能计量芯片的内部寄存器中读出参数值并进行简单的处理。

    申请号为200610049637.5的发明专利提供了一种多功能交流电参数测量仪及其测量方法，该测量仪包括单片机、串行口、存储器、显示器和键盘，其特征在于还设置有采样模块、测量模块，测量模块设置有CS5460A芯片。与现有技术相比，在传统方式的基础上增加了相位判断功能，可以显示交流电压、电流、功率和功率因数，同时可以自动判断负载的性质。该发明的创新点在于CS5460A电能芯片的应用，然而，不足之处在于，一方面没有优选出与CS5460A最相匹配的附件类型，如单片机等，另一方面为更好实现高精度的需求，整体的电路结构也需做出进一步的完善。

实用新型内容

    为解决现有技术的不足，本实用新型提供一种高精度集成型的电参数测量仪，可以选择对不同设备进行电参数的检测与分析，对三相电参数进行在线检测，并预留与计算机的显示和通信接口，便于对设备用电情况进行深度分析。 

    为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：一种高精度集成型的电参数测量仪，包括采样单元、计量单元、微处理器单元及外设单元，所述计量单元包括CS5460A芯片，所述外设单元包括键盘、显示器、存储器、时钟电路以及外设端口，所述各单元之间采用总线连接，所述计量单元还包括与CS5460A芯片相连接的相位补偿模块，所述采样单元包括电流互感器与电阻分压网络，所述微处理器采用与CS5460A芯片相匹配的ATMEGAl62处理器。

    所述相位补偿模块包括复合相位补偿电路。

    所述电流互感器采用高精度差分式。

    所述总线采用SPI通信方式。

    所述键盘包括专用芯片CH452。

    所述显示器为128×64点阵的液晶矩阵式。

    所述时钟芯片包括专用芯片DS3231。

    所述外设端口包括MAX485总线转换器。

    虽然CS5460A是一款高性能的单相电参数计量芯片，精度高、线性度好，在电能计量方面已经有很多成功的应用，改变了传统电参数测量的概念，但为了实现更高精度的集成化测量，便需要对可能引起误差的环节进行补偿。

    误差源一方面来自于电流互感器的测量误差，可以通过设计高精度的互感器来解决；另一方面，调理电路中的采样电阻以及计量芯片本身的性能误差，会造成脉冲输出的不准确，这通过功率的增益校准来提高脉冲输出的精度；还有一种比较严重的误差，来源于电压输入和电流输入通道电气性能的不一致，这样会产生相位差，再加上电流互感器的角差，就会使得每一相电路中的电压和电流信号，在经过互感器和信号调理电路之后都产生综合的相位差，消除这个相位差对于精度的提高有着至关重要的作用。

    CS5460A芯片内部虽然集成了相位补偿环节，但是其补偿度和可调性受硬件的限制比较大，从效果看，并不如本方案中，与芯片相连接的外接相位补偿模块，尤其是复合相位补偿电路的应用，把传统的滞后相位补偿电路作为固定移相单元，并加入可调移相单元，使补偿的精度更高且可控。

    微处理器ATMEGAl62与CS5460A芯片的配合使用，可以使设计人员在功耗和执行速度之间取得平衡，也可以在设计成本与测量精度之间取得平衡。外设单元新增实时时间/日历信息，使查询更加方便；外设端口的扩展，更方便与上位机进行数据交互，智能化程度更高，达到高精集成的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

    图1是本实用新型的系统硬件结构框图。