基于ATT7022B高精度智能電表的設計

摘要：提出一種基于多功能防竊電基波諧波三相電能計量芯片ATT7022B和低功耗單片機STC89C51的電表實現方案。該設計用高精度計量芯片ATT7022B進行電壓、電流、電量等各項參數的采集，設計的電能表具有高精度、低功耗、防竊電等特點。所設計的電能表也可作為配電監控終端單元，同時具有靈活的遠程校表功能。
關鍵詞：計量芯片ATT7022B；電能表；鐵電存儲器

隨著電子技術和計算機技術的發展以及配電網自動化系統的實施，進一步促進了電能質量問題的研究及其檢測裝置的研制，以往采用多個采樣模塊加上多路轉換開關和高分辨率的模擬數字轉換器構成一個同步采樣模塊的方式逐漸被帶DSP功能的專用高精度計量芯片所替代。與傳統電表相比，本文方案采用低功耗單片機STC89C51和炬力公司的三相電能專用計量芯片ATF7022B來實現防竊電電能表，具有高精度、低功耗、防竊電等特點，用RS485通信可以方便遠程抄表，遠程校表等功能。

1 電能計量芯片ATT7022B
1．1 ATT7022B的功能及結構
ATT7022B是一款多功能防竊電三相電能計量專用芯片，該芯片適用于三相三線和三相四線的應用。它集成了7路二階sigma-deatlADC，其中3路用于三相電壓采樣，3路用于電流采樣，還有1路可用于零線電流或其他防竊電參數的采樣、輸出采樣數據和有效值，使用方便。它集成了參考電壓電路以及所有包括基波、諧波和全波的各項電參數測量的數字信號處理電路，能夠測量各相及合相包括基波、諧波和全波的有功功率、無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時還能測量頻率、各相電流及電壓有效值、功率因數、相角等參數，提供兩種視在能量(PQS，RMS)。
ATT7022B的內部框圖如圖1所示，內部主要包括模擬信號采樣、數字信號處理及SPI通信接口等電路。

1．2 ATT7022B數據采集計量模塊的設計
數據采集計量模塊的設計是以電能計量芯片ATT7022B為核心，包括電壓及電流模擬輸入、脈沖輸出、電源及SPI通信接口等電路的設計。
模擬輸入電路設計：該部分電路主要由電流、電壓互感器、抗混疊濾波器和參考電壓輸入電路組成。從互感器出來的信號，經過濾波處理后。消除了干擾信號，再疊加上一個參考電壓信號，即可送入ATT022B的A／D轉換器進行采樣，如圖2所示。