ZHCUC77 August   2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
    2. 1.2 终端设备
    3. 1.3 电表
    4. 1.4 电能质量监测仪，电能质量分析仪
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 使用 TMAG5273 线性 3D 霍尔效应传感器进行磁篡改检测
      2. 2.2.2 独立 ADC 的模拟输入
      3. 2.2.3 电压测量模拟前端
      4. 2.2.4 用于电流测量的模拟前端
    3. 2.3 主要米6体育平台手机版_好二三四
      1. 2.3.1 AMC131M03
      2. 2.3.2 ADS131M02
      3. 2.3.3 MSPM0G1106
      4. 2.3.4 TMAG5273
      5. 2.3.5 ISO6731
      6. 2.3.6 TRS3232E
      7. 2.3.7 TPS709
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
      1. 3.1.1  软件要求
      2. 3.1.2  用于 PC GUI 通信的 UART
      3. 3.1.3  直接存储器存取 (DMA)
      4. 3.1.4  ADC 设置
      5. 3.1.5  前台进程
      6. 3.1.6  公式
        1. 3.1.6.1 标准计量参数
        2. 3.1.6.2 电能质量公式
      7. 3.1.7  后台进程
      8. 3.1.8  软件函数 per_sample_dsp()
      9. 3.1.9  电压和电流信号
      10. 3.1.10 纯波形样本
      11. 3.1.11 频率测量和周期跟踪
      12. 3.1.12 LED 脉冲生成
      13. 3.1.13 相位补偿
    2. 3.2 测试设置
      1. 3.2.1 电源选项和跳线设置
      2. 3.2.2 电表计量精度测试
      3. 3.2.3 查看计量读数和校准
        1. 3.2.3.1 从 PC 校准和查看结果
      4. 3.2.4 MSPM0+ MCU 的校准和闪存设置
      5. 3.2.5 增益校准
      6. 3.2.6 电压和电流增益校准
      7. 3.2.7 有源功率增益校准
      8. 3.2.8 偏移校准
      9. 3.2.9 相位校准
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1 能量计量精度结果
  10. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 BOM
      3. 4.1.3 PCB 布局建议
      4. 4.1.4 布局图
      5. 4.1.5 Altium 工程
      6. 4.1.6 Gerber 文件
      7. 4.1.7 装配图
    2. 4.2 工具与软件
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5. 4.5 商标
  11. 5关于作者

3.1.5 前台进程

前台进程包括器件复位后立即进行的 MSPM0+ MCU 硬件和软件，以及 ADS131M02 和 AMC131M03 寄存器的初始设置。图 3-2 展示了此过程的流程图。

TIDA-010944 前台进程图 3-2 前台进程

初始化例程涉及 MSPM0G3507 的设置：

  • 通用输入/输出 (GPIO) 端口引脚
  • 时钟系统（MCLK 或 CPU 时钟、RTC 时钟、SPI 时钟、I2C 时钟、CLK_OUT 引脚）
  • 1 个 UART 端口
  • 4 个 DMA 通道，每个 SPI 收发各一个，每个 UART 收发各一个
  • ADS131M02 和 AMC131M03 寄存器
  • 计量变量

硬件设置完成后，从 GUI 接收到的任何帧都会被处理。接下来，前台进程检查后台进程是否已通知前台进程为任何电压-电流映射计算新的计量参数。该通知是在存在可处理的数据帧时，通过将 PHASE_STATUS_NEW_LOG 状态标志置为有效来完成的。该数据帧包含经过处理的点积，而这些点积累积了 CYCLES_PER_COMPUTATION 个周期的数据。当软件中的标称频率设置为 50Hz 时，CYCLES_PER_COMPUTATION 的值为 10 个周期，而当软件中的标称频率设置为 60Hz 时，该值为 12 个周期。当测得的线路频率等于设计的标称频率时，这相当于 200 毫秒的累积数据。

处理后的点积包括 VRMS、IRMS、有功功率、无功功率、基波电压、基波有功功率、基波无功功率。前台进程使用这些点积来计算以实际单位表示的相应计量读数。所有处理后的点积都累积在单独的 64 位寄存器中，以便进一步处理并获得 RMS 和平均值。使用前台进程的有功功率和无功功率计算值，可计算出视在功率。

同样，使用基波电压、基波无功功率和基波有功功率的前台计算值，可计算出基波电流、基波视在功率、电压 THD 以及电流 THD。此外，使用 RMS 电压计算值和设计中定义的标称电压，可计算出欠压偏差和过压偏差。还可使用节 3.1.6中的公式，根据由后台进程计算出的参数值，计算出频率 (Hz) 和功率因数。

前台进程还负责计算 1 周期 VRMS 读数，用于更新骤降、骤升和中断状态记录变量。1 周期 VRMS 读数在每次发生从负到正的过零后由后台进程触发。在获得新的 VRMS 读数后，以下状态变量会相应更新：

  • 骤升变量
    • Swell_events：该变量记录自首次重置设计以来发生的骤升事件总数。每当 1 周期 RMS 高于用户定义的骤降时，便会发起骤升事件。当 1 周期 RMS 低于用户定义的骤升阈值减去用户定义的迟滞值时，骤升阈值事件便会结束。
    • Max_swell_value：该变量是在当前持续骤升事件期间观察到的最大 1 周期 RMS 读数。如果当前没有发生骤升事件，则该变量表示先前完成的骤升事件期间的最大 1 周期 RMS 读数。
    • Swell_duration：该变量记录当前持续骤升事件期间的周期数。如果当前没有发生骤升事件，则该变量表示先前完成的骤升事件的持续时间。
  • 骤降变量
    • Sag_events：该变量记录自首次重置设计以来发生的骤降事件总数。每当 1 周期 RMS 低于用户定义的骤降阈值但仍大于用户定义的中断阈值时，便会发起骤降事件。当 1 周期 RMS 高于用户定义的骤升阈值加上用户定义的迟滞值时，骤降事件便会结束。
    • Min_sag_value：该变量是在当前持续骤降事件期间观察到的最小 1 周期 RMS 读数。如果当前没有发生骤降事件，则该变量表示先前完成的骤降事件期间的最小 1 周期 RMS 读数。
    • Sag_duration：该变量记录当前持续骤降事件期间的周期数。如果当前没有发生骤降事件，则该变量表示先前完成的骤降事件的持续时间。
  • 中断变量
    • Interruption_events：该变量记录自首次重置设计以来发生的中断事件总数。每当 1 周期 RMS 低于用户定义的中断阈值（此阈值低于骤降电压阈值）时，便会发起中断事件。
    • Interruption_duration：该变量记录当前持续骤降事件期间的周期数。如果当前没有发生骤降事件，则该变量表示先前完成的中断事件的持续时间。当没有电压施加到设计时，该变量不会增加，因为没有可计数的循环；但是，缺少电压仍然可以算作中断事件。

对于单相配置，有两个电压-电流映射，其中每个电压-电流映射具有不同的电压和电流通道。具体而言，在一个映射中，线 A 的相电压测量值与其电流测量值相互关联，而线路 B 电流测量值用于中性线电流监测（无电压关联）。

对于两相配置，存在两个电压-电流映射，其中 A 相和 B 相共享使用 ADS131M02 测得的电压。具体而言，同一线间电压测量值（A 相和 B 相电压之间存在 180 度漂移）分别与 ADS131M02 和 AMC131M03 上的线 A 和线 B 电流测量值相关。

为简单起见，在本文档和 PC GUI 中都将每个电压至电流映射称为一个相位。
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