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HT7017的电表计量芯片应用笔记

发布于 2022-05-18 20:48:34 浏览：3726 订阅该版

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# HT7017 直流测量应用笔记

使用 HT7017 能够实现直流测量，与交流测量的不同点在于需要关闭高通滤波器，增加直流偏置校正。
详细校正步骤如下：

### 1. 确定基本参数
- HFconst 计算公式系数
  - Femu = 1MHz 时
- HFConst ＝ 6.24*Vu*Vi*10^10/(EC*Un*Ib)
  - Vu：额定电压采样信号，一般建议选择为 0.2V 左右；
  - Vi：额定电流采样值，一般选择为 0.075V；
  - EC：电表脉冲常数；
  - Un：额定电压；
  - Ib：额定电流；

### 2. 直流 offset 校正
关闭 3 路 adc 的高通滤波器，校表参数寄存器模式控制寄存器（ModuleEn）
42H bit1 bit2 bit3 写 0 关闭高通。校正之前先读取三路 adc 的有效值 I1RMS 、
I2RMS、URMS。

I1OFF（校表参数 5CH）校正：当输入通道信号为 0 的时候，连续几次读寄存
器 00H 的值平均后取反，得到 I1Off 寄存器的值，用户得到后将这个值存储起来，
以后在使用过程中只需要在重新上电关闭高通后将之前存储的 I1Off 值重新写入寄存器。

该寄存器的最小单位与 ADC 输出的 16 位数据的最小单位一致。
I2OFF（校表参数 5DH）校正：当输入通道信号为 0 的时候，连续几次读寄
存器 01H 的值平均后取反，得到 I2Off 寄存器的值，用户得到后将这个值存储起
来，以后在使用过程中只需要在重新上电关闭高通后将之前存储的 I2Off 值重新
写入寄存器。

该寄存器的最小单位与 ADC 输出的 16 位数据的最小单位一致。
UOFF（校表参数 5EH）校正：当输入通道信号为 0 的时候，连续几次读寄存
器 02H 的值平均后取反，得到 UOff 寄存器的值，用户得到后将这个值存储起来，
以后在使用过程中只需要在重新上电关闭高通后将之前存储的 UOff 值重新写入
寄存器。

其最小单位与 ADC 输出的 16 位数据的最小单位一致。
校正完成稳定 1S 后，再次读取三路 adc 有效值，此时，三路有效值应该都会
变小并趋向 0.则校正完成。

### 3. 有效值 OFFSET 校正
在直流 offset 校正完成后，当输入信号为 0 的时候，多次读取 I1RMS，取平
均值后，然后按照下面的公式计算。
I1RMSOFFSET = (I1RMS^2)/ (2^15)
I2RMSOFFSET = (I2RMS^2)/ (2^15)
如果外部噪声很大，则会导致通过上述公式计算出的 I1RMSOFFSET 超限，此
时就只能通过用户自行写软件来去除板级过大的噪声，该寄存器不能完全消除这
种零漂噪声。

### 4. 电压、电流、功率转换系数确定
### 5. 增益校正
### 6. 有功功率 offset（POFFSET）校正
步骤 4—6 与交流表校正方式一致。

## 功率法校表
在功率源输入额定电压电流，功率因数为 0.5L 条件下，根据内部寄存器有功、无功功率值、有效值和
标准表（功率表）有功、无功值、有效值实现精度校正。
上位机需要下发以下命令：
主回路：显示和功率同时校正（KrmsI1 KrmsU Kp， GP1 GQ1 GS1，Gphs1）
1.0-5%IB 功率校正 （P1offset）
起动点有效值 offset 校正 （I1RMSOFFSET）
副回路：电流校正 （KrmsI2）
（其他写默认值）

## 校正步骤
### 1. 确定 HFConst 的值
HFConst 的值可根据输入信号确定，公式如下：
HFConst = INT[𝐾1 × 𝑉𝑉 × 𝑉𝑉 × 1010/(𝐸𝐸 × 𝑈𝑈 × 𝐼𝐼)]
式中：
K1：校正 7053A 时，K1=5.75；
校正 7053B/7059S/59C 时，K1=6.24；
Vu： 额定电压输入时，电压通道的电压（引脚上电压×放大倍数），
Vi： 额定电流输入时，电流通道的电压 （引脚上电压×放大倍数）
Un：额定输入的电压
Ib： 额定输入的电流
EC：电表常数

注意：HFconst 必须是在 IB 点输入的情况下计算得出。
如果外围器件稳定，一般同一批表写同一个 HFConst 即可。

举例：
ATT7053B 电能表，基本参数如下：
1） 表常数（EC）设置为 3200； 2） 功率因数为 1； 3） Un（额定电压）为 220V，Ib（额定电流）为 5A；Vn（电压通道的电压）为 0.22V，电流通道采样
电阻为 350μΩ，内部电流通道开 16 倍模拟增益。
计算步骤：
1）`Vi = 5A × 0.000350Ω × 16 = 0.028V`
2）`HFConst = INT[6.24 × 𝑉𝑉 × 𝑉𝑉 × 1010/(𝐸𝐸 × 𝑈𝑈 × 𝐼𝐼)]`

带入参数：
`HFConst = INT[6.24 × 0.22 × 0.028 × 1010/(3200 × 220 × 5)] = 109.2 = 0x006D`

2. 校准电压、电流、功率转换系数
表台加 Un、Ib，读出计量芯片的电压有效值 Rms_U、电流有效值 Rms_I1，计算以下系数：

1） 电压转换系数。该系数与电压寄存器的值相乘即得到输入的电压值（V）：
KrmsU = Un/Rms_U 2） 电流转换系数。该系数与电流寄存器的值相乘即得到输入的电流值（A）：
KrmsI1 = Ib/Rms_I1

3） EC。即电表常数。

4） 功率转换系数。该系数与功率寄存器的值相乘即得到输入的功率值（W）：
`Kp = K2 × 1010/(𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻 × 𝐸𝐸 × 223)`
式中：校正 7053A 时 K2=5.184；
校正 7053B/7059S/7059C 时 K2=5.625。

3. 增益和相位单点校正
表台加 Un、Ib，0.5L。上位机读取表台标准表的有功功率 Preal、无功功率 Qreal，读取芯片的有功功
率寄存器 PowerP1、无功功率寄存器 PowerQ1 的值。

1) 计算角差校正值
θ = (Preal × PowerQ1 − PowerP1 × Qreal)/(PowerP1 × Preal + PowerQ1 × Qreal)
如果θ ≥ 0，Gphs1 = INT[𝜃 × 215]
否则θ < 0，Gphs1 = INT[216 + 𝜃 × 215]
将得到的 Gphs1 的值转成 HEX 值写入 Gphs1 寄存器即可。

2) 计算校正角差后的功率值 P’
`PowerP′ = PowerP + PowerQ × θ P′ = PowerP′ × Kp`
Kp 为功率转换系数，计算见上一节。

3) 功率增益校正值
Pgain = Preal
P′ − 1
如果Pgain ≥ 0，则Gp = INT[Pgain × 215]
否则Pgain < 0，则Gp = INT[216 + Pgain × 215]
将得到的 GP 值转成 HEX 值写入 GP1、GQ1 和 GS1 即可。

4. 有功功率小信号 P1OFFSET 校正
5%Ib 点功率作为小信号 P1OFFSET 的校正点。
表台加 Un、5%Ib1.0，连续读取功率寄存器值（PowerP1），为提高精度，建议至少读取 20 次以上
取平均值得到 P，同时读取表台标准表的功率 P2，计算功率小信号 P1OFFSET 值。
P1OFFSET = P2/Kp − P
式中：P — 芯片内部功率寄存器多次读取得到的平均值；
 P2 — 表台标准表的有功功率值；
 Kp — 功率转换系数；
如果P1OFFSET ≥ 0，转成 HEX 值后直接写入 P1OFFSET；
如果P1OFFSET < 0，则加上 2^8 后，转成 HEX 值后再写入 P1OFFSET。

5. 有效值 I1RMSOFFSET 校正
为提高小信号，特别是起动电流时的有效值精度，需要校正有效值 offset。
表台加起动点电流，0.4%Ib，Un，连续读取有效值寄存器（I1RMS），为提高精度，建议读取 10
次左右取平均得到 I1rmsReg，同时读取表台标准表的电流有效值 I1，计算有效值 I1RMSOFFSET 值。
注：
1. 如果需要第二通道计量，校正方法与第一通道类似；
2. 建议客户在做功率法校表时，连续多次读取有效值、功率寄存器值取平均，以提高校正精度。

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