小议充电站计量仪表的改进

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硬件电路设计

芯片的选择本次电路设计采用AD7755芯片,此芯片是一种高准确度电能测量集成电路,其技术指标的准确度高于一般芯片,具有高准确度,片内设有电源监控电路,片内基准电压为2.5V,能为外部电路提供基准,+5V单电源、低功耗,成本低等优点。而且AD7755只在基准源中使用模拟电路,所有其他信号处理都使用数字电路,使其在恶劣的环境下仍能保持极高的准确度和长期的稳定性,这些优点对于本次课题设计而言都是非常有帮助的,因此选择此芯片作为核心部件。采用STC89C52单片机实现,STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。可实现ISP在线编程功能,内部集成了看门狗定时器、双数据指针、全新的加密运算,使程序的保密性增强,兼容性强,软硬件调试方便。内部RAM和ROM可满足逻辑控制和算数运算。因此,使用该MCU作为主控芯片可以方便电路设计。[2]降压、取流电路设计主要是通过串联电阻的方法达到降压的目的,这种降压方法具有电路简单、易懂,降压效果好,成本低等优点,同时在所有电阻排的前端加上一个滑动电阻器,可调节电阻的大小,以方便调节不同大小的电压。先通过对电压的取样,再经由电阻排进行电压的降压,最后将电压送到计量模块进行计量。误差的定性分析及改进措施由于器件精度的限制,前段调试电路很难做到十分精确,并且各种干扰对仪表的正常工作都是有害的,电子式表的设计中除含有随机误差外,信号线中电流产生的空间磁场,还有共模干扰,信号源中的谐波分量,本身固有的漂移和噪声引起的误差,为了有效地降低系统的误差,提高电子式电能表的精度[3],提出了抗干扰措施:1）空间磁场、高次谐波、漂移和噪声引起的误差:可在电压信号进入采样芯片时先通过RC有源低通滤波器,滤除干扰,再送往测试端。2）共模干扰:主要是数字地、模拟地的干扰,可将模拟地与数字地分开接地。3）在计量过程中,其有功功率是从瞬时功率信号推导得到的,瞬时功率是电流和电压信号直接相乘的结果,为了得到有功功率分量,该芯片对瞬时功率信号进行低通滤波,滤掉交流分量,在一定的程度上达到了抗干扰的目的[4]。

程序设计

通过对硬件电路的设计以及硬件抗干扰措施的设计从一定程度上能进行充电过程中的计量,但是还不能保证计量的精度,需要软件的结合与扩充,这样的软硬件结合计量方式具有能对误差进行纠正补偿,而且调试方便灵活等优点。具体计量的软件总体框图如图4所示。

在对汽车充电站计量仪表的改进研究过程中,通过对传统充电计量仪表的分析研究,分析出了计量仪表在使用过程中出现的一些问题,导致计量精度计量不准确等,在设计过程中采用软硬件结合的方式用以解决主要的干扰问题,以及通过软件来实现误差纠偏等方法从一定程度上提高了计量仪表的可靠性、稳定性及计量精度,这些为以后的进一步研究提供了依据,具有较大的参考价值。

本文作者：刘浩赵军周鑫杨春李雪梅工作单位：长江师范学院