电子式电能表及特种电能表1

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1、第三章电子式电能表及特种电能表概述：电子式电能表开始出现于20世纪60代，由于受到当时技术水平的限制，电子式电能表的价格很高，仅供标准表用。随着微电子技术和计算机技术的发展，80年代出现了应用微处理机的电能表，不仅用于标准表，且广泛应用于安装式电能表。电子电能表因准确度高、体积小、重量轻、功能多，且性价比高，前景十分广阔。主要内容第一节电子式电能表的结构和原理第二节脉冲电能表和最大需量电能表第三节预付费电能表和分时计量电能表第四节多功能电子式电能表第五节电子式电能表的误差特性及调整第一节电子式电

2、能表的结构和原理一、电子式电能表的工作原理电能的基本表达式电子式电能表中实现积分的方法是将功率转换为脉冲频率输出，该脉冲称为电能计量标准脉冲fH(或fL),其频率正比于负荷功率第一节电子式电能表的结构和原理二、电子式电能表的组成图3-1电子式电能表的基本组成输入级直流电源P/f变换器计数显示控制电路乘法器二、电子式电能表的组成1.输入级输入级的作用是将被测的高电压和大电流转换成电子电路能处理的低电压和小电流输入到乘法器中，并使乘法器和电网隔离，减小干扰。（1）精密电阻输入变换电路（2）电压互感器

3、、电流互感器输入电路第一节电子式电能表的结构和原理二、电子式电能表的组成2.乘法器乘法器是实现被测电压、电流相乘，输出为功率的器件，它是电能表的关键电路。第一节电子式电能表的结构和原理乘法器模拟乘法器数字乘法器时分割乘法器霍尔乘法器硬件乘法器（由移位寄存器和加法器组成）软件乘法器（利用乘法指令实现）二、电子式电能表的组成第一节电子式电能表的结构和原理2.乘法器（1）模拟乘法器1）时分割乘法器负载在一个周期内消耗的电能近似等于m个电压、电流相乘再求和。m取值越大，上述近似计算产生的误差越小。由此，

4、时分割乘法器的基本思想有两个，即分割和相乘。工作原理时分割乘法器电流型：被测电压、电流以及功率都以电流形式表示电压型：由于尖峰电压干扰，现在基本不用二、电子式电能表的组成第一节电子式电能表的结构和原理2.乘法器（1）模拟乘法器1）时分割乘法器（a）原理电路（b）电路工作波形输入电流Iu为反映被测电压U的电流信号，C1为积分电容，S为施密特电路，它有两个转换电平UH和UL，I0为正、负恒流源，开关SA受施密特输出电压控制。时分割乘法器原理先进，制造技术比较成熟，线性度较好，准确度最高可做到0.01

5、级二、电子式电能表的组成第一节电子式电能表的结构和原理2.乘法器（1）霍尔乘法器由被测电压u产生磁场，被测电流i通过霍尔元件，则霍尔电动势就能反映被测电压、电流的相乘积。霍尔乘法器是一个四象限乘法器，其相乘精度甚佳，可达0.3%左右。工作频率在10kHz以内。优点：频率响应宽，准确度能长期保证；抗干扰能力强；可以不需要电流互感器，不存在互感器引入的误差。缺点：工艺复杂，准确度也不容易达到很高。图3-3霍尔效应示意图KH为霍尔元件的灵敏度UH为霍尔电动势UH=KHIB二、电子式电能表的组成第一节电

6、子式电能表的结构和原理2.乘法器（2）数字乘法器数字乘法器是将数字量相乘，首先将被测电压、电流的模拟量变为数字量，然后相乘。图3-4数字乘法器采用硬件乘法电路：由移位寄存器、加法器和时序控制电路组成运算速度高，但需提供硬件电路采用软件乘法器：利用计算机的乘法指令实现数字量相乘，这实际是利用一系列的累加和移位完成运算的。运算速度较慢，但可节约硬件3.P/f变换器P/f变换器是把乘法器输出的代表有功功率的信号变为标准脉冲，并且用脉冲频率的高低来代表功率大小的电路。它和计数器一起实现电能测量中的积分运

7、算。第一节电子式电能表的结构和原理二、电子式电能表的组成二、电子式电能表的组成4.计数、显示、控制电路计数器对P/f变换器的输出脉冲计数，累计电能，从而完成积分运算；显示器显示电能表所测量的电能，有字轮计度器、液晶显示器和发光二极管显示器几种类型；控制电路用于实现电子式电能表的各种功能。第一节电子式电能表的结构和原理二、电子式电能表的组成5.直流电源作用：为各部分电子电路的工作提供合适的直流电压。结构：由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路等几部分组成。第一节电子式电能表的结构和原理三、电能计

8、量模块专用电能计量模块不仅集成了乘法器、P/f变换电路，还包含相位调整电路、电源监测电路、接口电路等其它电路。采用这些模块只需配以少量的外围电路就能制造出满足各种需要的电子式电能表。第一节电子式电能表的结构和原理三、电能计量模块电子式电能表的核心计量芯片按工作原理可分为：数字式计量芯片。采用DSP技术、以数字乘法器为核心。它运用高准确度的、快速A/D转换器,可编程增益控制等最新技术。模拟计量芯片。以模拟乘法器为核心。这两种芯片的基本工作原理有根本的不同：数字式芯片在计量准确度、线性度、稳定性、抗