基于CORTEX的STM32的三相電能表方案

　　為了盡量少的占用CPU時(shí)間，需要使用STM32內(nèi)部的硬件SPI和DMA單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，而STM32的內(nèi)核根據(jù)DMA的傳輸結(jié)果來(lái)批量獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理程序。硬件連接關(guān)系如圖4所示。

　　在STM32的硬件設(shè)置程序中，需要關(guān)閉SPI的所有中斷，設(shè)置SPI為從模式，并選取一個(gè)DMA通道與之協(xié)同工作，自動(dòng)將SPI從模式收到的數(shù)據(jù)保存在指定的內(nèi)存地址。為了令A(yù)D73360正確采集數(shù)據(jù)，還必須根據(jù)使用要求配置AD73360的內(nèi)部寄存器，令A(yù)D73360處于數(shù)據(jù)模式并主動(dòng)向STM32發(fā)送采樣數(shù)據(jù)。

　　三、主要電能參量的計(jì)算

　　AD73360是固定周期采集，我們使用的是150Hz或160Hz，即每周期采集150/160點(diǎn)，為此AD73360采用的時(shí)鐘是6.000MHz或16.384MHz，系統(tǒng)中對(duì)AD73360的配置為DMCLK分頻因子為2048。AD73360是差分采集，很方便進(jìn)行過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)和直流分量調(diào)節(jié)，以保證信號(hào)幅度對(duì)稱(chēng)，從而減小系統(tǒng)誤差。

　　電壓測(cè)量(有效值)計(jì)算式：

　　式中：U-電壓有效值，n-每周期采樣點(diǎn)數(shù)， uk —電壓采樣值

　　電流測(cè)量(有效值)計(jì)算式：

　　式中：I-電流有效值，n-每周期采樣點(diǎn)數(shù)， ik-電流采樣值

　　在得到的電流電壓有效值基礎(chǔ)上計(jì)算出總功率S通過(guò)對(duì)時(shí)間積分的電流電壓積得到有功功率P，無(wú)功功率Q是總功率S與有功功率P之差，功率因數(shù)是有功功率P與總功率S的比。

　　對(duì)于單器件和三相四線星形負(fù)載的有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算匯總?cè)缦拢?/p>

　　單元件有功功率計(jì)算式：

　　式中： P-單元件有功功率，n-每周期采樣點(diǎn)數(shù)， uk-元件上電壓采樣值， ik-元件上電流采樣值

　　單元件無(wú)功功率計(jì)算式：

　　式中：Q-單元件無(wú)功功率，n-每周期采樣點(diǎn)數(shù)， uk-元件上電壓采樣值， ik-元件上電流采樣值(90度移相后)

　　三相四線三元件有功功率計(jì)算式： PΣ=Pu+Pv+Pw

　　式中： PΣ-三相有功功率，Pk -(k=u,v,w)各相有功功率

　　三相四線三元件無(wú)功功率計(jì)算式： QΣ=Qu+Qv+Qw

　　式中： QΣ-三相無(wú)功功率，Qk -(k=u,v,w) 各相無(wú)功功率