用于電表中振蕩器補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置的制作方法

專利名稱：用于電表中振蕩器補(bǔ)償?shù)姆椒ê脱b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于計(jì)量電能的電力公司電表領(lǐng)域。具體來說，本發(fā)明涉及多種可使電度表或其它與時(shí)間相關(guān)設(shè)備中所用的振蕩器的精度達(dá)到最大的方法和裝置。
用于測量各種形式電能的計(jì)量儀器已經(jīng)廣為人知。電力公司的電表一般有三種類型，即，基于電動(dòng)機(jī)械的電表(其輸出由一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓盤產(chǎn)生)、基于純電子元件的電表(其輸出元件不含任何旋轉(zhuǎn)部分)以及機(jī)械/電子混合電表。在混合式電表中，一個(gè)所謂的電子寄存器與一旋轉(zhuǎn)圓盤產(chǎn)生耦合(通常利用光來完成)。旋轉(zhuǎn)圓盤所產(chǎn)生的脈沖(例如從轉(zhuǎn)盤涂點(diǎn)上反射回來的光)被用于產(chǎn)生一個(gè)電子輸出信號(hào)。
在電能表中使用電子元件已經(jīng)因它們的可靠性和更寬的操作環(huán)境溫度范圍而得到了廣泛的采用。另外，現(xiàn)代電子信號(hào)處理設(shè)備(如微控制器)在計(jì)算電能的使用方面比從前的機(jī)械設(shè)備具有更高的精確程度。因此，人們已經(jīng)提出了各種形式的電子式電表，它們完全不含任何可移動(dòng)的部分。
在Hemminger等人的美國專利No.5,548,527和Munday等人的美國專利No.5,555,508中揭示了多種電能表的實(shí)例，它們將作為本文的參考。在這些電表中，信號(hào)處理一般被分配于數(shù)字信號(hào)處理集成電路設(shè)備和微控制器設(shè)備之間。而這些設(shè)備的操作則需要有時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生，這一點(diǎn)在以后將會(huì)清楚。實(shí)際上，對(duì)于利用電子設(shè)備來監(jiān)視時(shí)基參數(shù)(如使用時(shí)間的測量)的應(yīng)用來說，這種時(shí)鐘信號(hào)的精度可對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)視的精確程度產(chǎn)生很大的影響。在計(jì)量應(yīng)用中，時(shí)鐘信號(hào)一般可通過兩種方式來產(chǎn)生，即，相對(duì)于線路頻率或通過利用一內(nèi)部振蕩器。
在美國，相對(duì)于線路頻率(即，向給定用戶提供的60Hz的電壓信號(hào)的頻率)可產(chǎn)生高質(zhì)量的時(shí)鐘信號(hào)。眾所周知，美國電網(wǎng)的頻率在很長的時(shí)間周期內(nèi)都是極為穩(wěn)定的。而在國際上，基于線路頻率的時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定性則各不相同，尤其是在第三世界國家中。在這種環(huán)境下，就需要利用其它的方法來監(jiān)視時(shí)間，例如，利用內(nèi)部振蕩器。
鑒于上述情況，如果一個(gè)基于電子的電能表在各種環(huán)境(即，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的環(huán)境以及電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定的環(huán)境)中都能精確地監(jiān)視時(shí)間，則它將具有最好的銷路。另外，在對(duì)所用時(shí)間進(jìn)行測量的儀器中，必須保持全部時(shí)間的實(shí)時(shí)測量，甚至在電源斷電期間也要如此。為了達(dá)到這些目的，上述專利中所揭示的電表采用了兩個(gè)晶體振蕩器，其中一個(gè)用于在斷電期間進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，即，執(zhí)行低功率電池操作。
晶體振蕩器的精度代表了它隨時(shí)間而產(chǎn)生一個(gè)不變信號(hào)的能力。這個(gè)特性以PPM(百萬分率)的形式來表述。一個(gè)具有±10PPM誤差的1MHz晶體每秒鐘將產(chǎn)生個(gè)數(shù)介于999,990到1,000,010之間的脈沖。由于在計(jì)量應(yīng)用中，顧客帳單是以所測得的時(shí)間為依據(jù)，所以測量的精度就非常重要。當(dāng)前，許多電力公司都要求具有5PPM的精度。
一種用于保證晶振信號(hào)精度的方法是通過商業(yè)購買具有所需精度特性的可靠振蕩器。不幸的是，這種振蕩器相對(duì)較貴，而且對(duì)于大量使用的產(chǎn)品來說(如電能計(jì))，這種價(jià)格在經(jīng)濟(jì)上是不可接受的。另外，在電源斷電期間，如以上專利所述的這些電表將進(jìn)入低功率模式。32.768KHz的晶體振蕩器已被用于這種低功率操作，因?yàn)樗鼈儍r(jià)格便宜而且很適于低功率操作。但不幸的是，這種晶體的初始和長期精度一般為50PPM或更多。要想使這種振蕩器的精度達(dá)到所需的精度規(guī)格，其花費(fèi)也是不可接受的。
因此，對(duì)一個(gè)電子電表來說，仍有必要引入精確、低成本的晶體振蕩器。
通過在一種電子電表中使用一些用于計(jì)量電能的方法和裝置，就可以解決上述問題并使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)得到實(shí)現(xiàn)。這種電表包括用于在第一精度內(nèi)產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào)的第一振蕩器；用于在第二精度內(nèi)產(chǎn)生第二時(shí)鐘信號(hào)的第二振蕩器；以及一處理器，它可根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)來測量時(shí)間并可周期性地對(duì)第一振蕩器的精度進(jìn)行補(bǔ)償。第一時(shí)鐘信號(hào)用于在電表上加載有電源時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測量，而第二時(shí)鐘信號(hào)則被處理器用于在電力從電表中消失時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測量。第一振蕩器的精度可根據(jù)一保存于存儲(chǔ)器之中的補(bǔ)償因子而得到周期性地補(bǔ)償。在一個(gè)實(shí)例中，處理器含有一個(gè)計(jì)數(shù)器，它可響應(yīng)第一時(shí)鐘信號(hào)而從一第一值計(jì)數(shù)到一第二值。在這種結(jié)構(gòu)中，處理器用第一補(bǔ)償因子來替換第一值。該電表還可包括一計(jì)時(shí)器，處理器可響應(yīng)該第一計(jì)時(shí)器而用第一補(bǔ)償因子來替換第一值。處理器還利用一處理過程來對(duì)第二振蕩器的精度進(jìn)行補(bǔ)償。該過程相對(duì)于第一振蕩器補(bǔ)償?shù)诙袷幤鞯木?。為了?shí)現(xiàn)這個(gè)目的，該處理過程將計(jì)算出一個(gè)第二補(bǔ)償因子。第二補(bǔ)償因子是在電力從電表中消失又恢復(fù)之后當(dāng)電源重新加載到電表上時(shí)而確定的，該第二補(bǔ)償因子用來對(duì)第二振蕩器在電力消失期間所測得的時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償。
通過以下的詳細(xì)文字說明并參考以下附圖，本發(fā)明的各個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)熟練人員來說將變得更為清晰易懂。以下附圖中

圖1是具有本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的一種電子電表的框圖；圖2是圖1所示A/D&DSP處理器的框圖；圖3是在圖1所示微處理器中執(zhí)行的程序流程圖；圖4是在圖1所示微處理器中的計(jì)時(shí)器、軟件計(jì)數(shù)器以及程序的框圖；圖5是圖3所示程序部分的更為詳細(xì)的流程圖。
圖1中顯示了一種用于計(jì)量電能的新穎電表，它一般用10來表示。應(yīng)該注意，一開始該電表的組成使得它可以支持含有更高級(jí)計(jì)量功能的未來應(yīng)用。
圖中所示的電表10包括三個(gè)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)12A、12B和12C；一第一處理器14～一ADC/DSP(模一數(shù)轉(zhuǎn)換器/數(shù)字信號(hào)處理器)芯片(以下稱DSP14)；一第二處理器16～在本優(yōu)選實(shí)例中為一個(gè)三菱模塊M38207微控制器(以下稱MCU16)；三個(gè)電流傳感器18A、18B和18C；一個(gè)12V開關(guān)電源20，它能夠接收96-528V范圍內(nèi)的輸入；一個(gè)5V線性電源22；一個(gè)非易失性電源24，它可在當(dāng)5V電源22不工作時(shí)切換到一電池26；一個(gè)2.5V精度電壓基準(zhǔn)；一液晶顯示器(LCD)30；一個(gè)32.768KHz的晶體振蕩器32；一個(gè)12.28608 MHz的晶體振蕩器34，它可向芯片14提供定時(shí)信號(hào)，該周期信號(hào)被除以2以向MCU16提供一6.14304MHz的時(shí)鐘信號(hào)；16kByte的EEPROM35；一串行通信線36；一選擇連接器38；以及一光通信端口40，它可用于讀取電表。
6.14304MHz的時(shí)鐘信號(hào)可被用作系統(tǒng)時(shí)鐘。應(yīng)該注意，其中還提供了一個(gè)代表線路頻率的信號(hào)，如圖1中的120Hz。在本優(yōu)選實(shí)例中，該線路頻率代表了A相電壓的線路頻率。除了DSP14、MCU16、LCD30、晶體振蕩器32、晶體振蕩器34和EEPROM35的確定情況以外，所有圖1所示單元之間的相互關(guān)系都在美國專利No.5,555,508中得到了說明，本文引入了這些說明以作為參考。
在電源斷電期間，MCU16切換至低功率操作模式，在此模式中，振蕩器34或線路頻率將停止作為系統(tǒng)時(shí)鐘源，而振蕩器32將作為替代系統(tǒng)時(shí)鐘。該模式中，振蕩器32被作為時(shí)基以用于確定電源斷電的延續(xù)時(shí)間。
本優(yōu)選實(shí)例中，振蕩器34應(yīng)選擇相對(duì)穩(wěn)定的，即，長期處于3個(gè)百萬分率(PPM)之內(nèi)。但是，它可實(shí)際頻率可以稍微偏離標(biāo)稱值。振蕩器32可選擇隨時(shí)間變化而較不穩(wěn)定的，即，大約50PPM。盡管這種工作特性將隨著長期操作而變差，但是眾所周知，這種類型的晶體振蕩器卻可表現(xiàn)出好的短期穩(wěn)定性。本發(fā)明的一個(gè)方面吸取了這種短期穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠?qū)σ豢山邮艿牡统杀揪w振蕩器中出現(xiàn)的長期不穩(wěn)定性進(jìn)行補(bǔ)償。
在電表10的優(yōu)選實(shí)例中使用了兩級(jí)振蕩器補(bǔ)償以用于產(chǎn)生長期的穩(wěn)定性。首先，通過利用MCU16施加一個(gè)恒定的偏置校正因子，就可對(duì)振蕩器34中出現(xiàn)的任何偏離廠商所列出的值進(jìn)行校正。因此就可在電源打開時(shí)獲得一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)基。通過在組裝期間使該振蕩器工作、對(duì)其輸出進(jìn)行一段時(shí)間周期的測量并將測量結(jié)果與它在相同時(shí)間周期內(nèi)的標(biāo)稱值進(jìn)行比較，就可確定此用于振蕩器34的校正因子。該結(jié)果偏置值可被保存在存儲(chǔ)器35中以供MCU16在其后使用，其過程將在后面說明。
然后，振蕩器34經(jīng)校正的輸出被MCU16用來對(duì)振蕩器32的輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。這種對(duì)振蕩器32進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視過程是通過使MCU16根據(jù)振蕩器34經(jīng)校正輸出的一部分來計(jì)算出一個(gè)校正因子而實(shí)現(xiàn)的。在電源斷電期間，MCU16可利用電池26來保持對(duì)基于振蕩器32的時(shí)間的跟蹤。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，MCU16通過將測得的時(shí)間與上次確定的校正因子相乘，就可對(duì)斷電時(shí)間進(jìn)行修正。此斷電時(shí)間被保存并被與電源斷電開始的時(shí)間相加以用于確定當(dāng)前時(shí)間。
在對(duì)補(bǔ)償過程進(jìn)行詳細(xì)說明之前，首先要考慮電表10的綜合操作。電表操作可以估計(jì)到，電能既具有電壓的特性也具有電流的特性。對(duì)于電表10，多個(gè)電壓信號(hào)被提供給電阻分壓器12A-12C，而且多個(gè)電流信號(hào)被導(dǎo)入一變流器(CT)并被分流。CT/分流組合體的輸出18A-18C被用于確定電能。
首先，DSP14被接入以用于接收分壓器12A-12C及分流器18A-18C所提供的電壓和電流信號(hào)。如以下將要詳細(xì)說明的那樣，DSP14將電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓和電流的數(shù)字信號(hào)、從電壓和電流數(shù)字信號(hào)中確定出電能并產(chǎn)生一代表電能確定結(jié)果的電能信號(hào)。DSP14將總是產(chǎn)生供給瓦時(shí)(Whr Del)和接收瓦時(shí)(Whr Rec)信號(hào)，并且根據(jù)待測能量的類型，它將或者產(chǎn)生供給無功伏安時(shí)(VARhr Del)/接收無功伏安時(shí)(VARhr Rec)信號(hào)，或者產(chǎn)生供給伏安時(shí)(VAhr Del)/接收伏安時(shí)(VAhrRec)信號(hào)。在本優(yōu)選實(shí)例中，導(dǎo)線42～48上的各個(gè)變化(從邏輯低至邏輯高或者相反)都代表了一個(gè)基數(shù)電能的測量。MCU16接收此能量信號(hào)并且產(chǎn)生一個(gè)代表該能量信號(hào)的說明信號(hào)。
對(duì)于電表10的這個(gè)優(yōu)選實(shí)例來說，電流和電壓是分別利用傳統(tǒng)的變流器(CT)和電阻分壓器而得到檢測的。正確的相乘工作是在一個(gè)新的集成電路(即，DSP14)中得到實(shí)現(xiàn)的。盡管對(duì)DSP14將參考圖2進(jìn)行更為詳細(xì)的說明，但DSP14實(shí)質(zhì)上是一個(gè)帶有多個(gè)內(nèi)置模一數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器的可編程數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。這些轉(zhuǎn)換器能夠?qū)θ齻€(gè)輸入通道同時(shí)進(jìn)行各20位分辨率的采樣，采樣頻率最高可達(dá)14,400Hz，然后集成DSP將對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行各種計(jì)算。
電表10可通過編程而作為一個(gè)計(jì)量使用時(shí)間(TOU)的儀表?？梢钥吹剑琓OU儀表因其對(duì)電能收費(fèi)的不同而正在逐漸流行起來。例如，高峰時(shí)間測得的電能，其收費(fèi)可以與非高峰期間的電能收費(fèi)不同。如以下將要更加詳細(xì)說明的那樣，DSP14可確定電能基數(shù)，而MCU16在TOU模式中將根據(jù)這些電能基數(shù)被確定的時(shí)間(即，季節(jié)和日期時(shí)間)而對(duì)這些能量基數(shù)進(jìn)行審驗(yàn)。
大部分的標(biāo)示和測試特性可通過電表10的面板(未示出)顯示出來，或是通過合成橡膠開關(guān)輸入而顯示在LCD30上，或是通過光通信端口40。另外，其它連接(如中繼輸出或遠(yuǎn)程通信)也可通過選擇連接器38在該電表上得以顯示。用于電子線路的電源20是一個(gè)開關(guān)電源，它可提供低壓線性電源22。這種解決方法允許電表10有較寬的操作電壓范圍。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例中，所謂的標(biāo)準(zhǔn)電表元件和電子寄存器全部位于一個(gè)印刷電路板(未示出)上以作為一個(gè)電子組件。該電子組件容納有電源20、22、24和28，三相電阻分壓器12A-12C，分流電阻18A-18C，振蕩器34,DSP14,MCU16,EEPROM35，振蕩器32，光學(xué)部分元件40，LCD30以及一個(gè)可選板接口38。配置和帳單數(shù)據(jù)保存在EEPROM35中，通過僅使用電池26并對(duì)EEPROM35中的配置數(shù)據(jù)進(jìn)行重新編程，就可將該組件用于TOU測量應(yīng)用之中。
可以看到，能量基數(shù)主要由DSP14通過將電壓和電流相乘而計(jì)算出來。本優(yōu)選實(shí)例中所用的特殊公式都列于表1之中。如圖2所示，DSP14包括A/D轉(zhuǎn)換器70和可編程DSP72。
本優(yōu)選實(shí)例中，三個(gè)電壓輸入Va,Vb和Vc由A/D之一進(jìn)行采樣，而三個(gè)電流輸入Ia,Ib和Ic則由一個(gè)第二A/D來采樣。第三個(gè)A/D用于或者采集Va,Vb,Vx，或者采集Ib。之所以通過第三轉(zhuǎn)換器對(duì)電壓或電流輸入進(jìn)行采樣，其原因在于，對(duì)特定的應(yīng)用來說，它需要在同時(shí)對(duì)其它相位的電壓和電流進(jìn)行采樣。例如，所謂的雙元電表需要使B相電壓與其它相位的電壓混合起來以產(chǎn)生一個(gè)線電壓。具有第三個(gè)A/D可以使這些量得到同時(shí)采樣，因而提高了測量的精度。此舉還可提高DSP14內(nèi)的信噪比。
附加輸入Vx作為一個(gè)備用通道輸入。有一個(gè)應(yīng)用就是利用該通道來進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其方法是通過向Vx輸入提供一個(gè)代表溫度的輸入信號(hào)，然后再利用DSP對(duì)基準(zhǔn)電壓實(shí)行進(jìn)一步的補(bǔ)償。
DSP72是一個(gè)精簡指令集(RISC)處理器，它可從經(jīng)轉(zhuǎn)換的電壓和電流采樣中計(jì)算出所需的電能量。圖中所示的DSP72含有一個(gè)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)80，它可容納256字節(jié)的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器80用于保存計(jì)算結(jié)果和子程序堆棧。圖中還顯示出了一個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM)78，它可容納2,304字節(jié)的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器78用于保存一般能量計(jì)算所共有的測量用子程序。圖中還有另一個(gè)RAM存儲(chǔ)器76，它可容納256字節(jié)的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器76用于保存主線程序以及DSP72的專用子程序。
DSP72還包括乘法器82和一個(gè)累加器84，它們用于對(duì)電壓和電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并籍此產(chǎn)生電能信息。DSP72還含有一個(gè)算數(shù)減法單元86，它置于乘法器82和累加器84之間。
由上所述，可以看出，程序ROM(即，存儲(chǔ)器78)是在氧化階段被產(chǎn)生的。由于這個(gè)產(chǎn)生步驟在DSP14的制造過程中出現(xiàn)的相對(duì)較晚，因此對(duì)程序進(jìn)行改變所作的工作也就最少。
各相位的標(biāo)定常數(shù)和確定的電勢線性化常數(shù)都保存在存儲(chǔ)器80中。在電表10通電時(shí)，MCU16將EEPROM35中的程序依次下載到存儲(chǔ)器76和80中。這種實(shí)例具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，它能夠廉價(jià)地提供出各種電表形式并能在無需改動(dòng)硬件的情況下進(jìn)行標(biāo)定。它還能夠允許在將來進(jìn)行額外的VAR或VA測量。這種操作所使用的公式包含在表1之中。另外，通過只對(duì)DSP14進(jìn)行重新編程，就可以獲得將來要進(jìn)行的計(jì)算(盡管尚未定義出來)以及復(fù)雜的計(jì)量量。
DSP14還含有一個(gè)串行接口88，電源失效檢測電路90以及當(dāng)前電勢輸出A、B和C。一個(gè)12.28608MHz的晶體振蕩器34為DSP14提供了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。DSP14可直接利用該信號(hào)來驅(qū)動(dòng)DSP并可將其間接地用于A/D采樣。該頻率還可為時(shí)鐘發(fā)生器92所利用，時(shí)鐘發(fā)生器92可將振蕩器34的輸出(被輸入至DSP14的XIN和XOUT上)除以2.0、將被除后的時(shí)鐘信號(hào)緩存起來并向MCU16的CK端輸出6.14304MHz的時(shí)鐘信號(hào)。這個(gè)時(shí)鐘輸出被指定用于在電源電壓降為2.0VDC的情況下工作。
電源失效檢測電路90是一個(gè)比較器，它可將一個(gè)由12V電源電壓20分出來的表示量與一精確基準(zhǔn)進(jìn)行比較。電源失效信號(hào)(PFAIL)將根據(jù)電源電壓20的損失而被提出。在電源失效時(shí)，最好使DSP14復(fù)位。在這種情況下，輸出管腳Whr、Whd等被強(qiáng)制變?yōu)檫壿嫷碗妷弘娖?。另外，DSP14將進(jìn)入一低功率模式以減少從電源22拉出的電流。在這個(gè)低功率模式中，比較器和振蕩器的操作并不受影響，而DSP72則停止工作。
A相、B相和C相電勢標(biāo)示輸出受DSP14的控制，它們是對(duì)電壓出現(xiàn)的一般指示。盡管圖中并未示出，但是應(yīng)該注意，A、B和C輸出是通過響應(yīng)對(duì)各相位電壓與一可編程門限進(jìn)行的比較而產(chǎn)生的邏輯電平輸出。一信號(hào)線(在圖1和圖2中標(biāo)為120Hz)提供了一個(gè)與接收到的線性頻率成正比的頻率，即，一兩倍于該線性頻率的頻率。這個(gè)頻率可在一個(gè)替代結(jié)構(gòu)中被MCU16用來保持基于線路頻率保持時(shí)間。振蕩器操作現(xiàn)在來考慮一下晶體振蕩器32和34的操作以及它們與MCU16之間的相互作用。這里假設(shè)不使用線性頻率(一般為50或60Hz)來測量時(shí)間，而是利用振蕩器34和32來進(jìn)行這項(xiàng)工作。但是，在看過以下說明之后應(yīng)該明白，無論是利用系統(tǒng)(電網(wǎng))頻率還是利用內(nèi)部振蕩器34來測量時(shí)間，振蕩器補(bǔ)償操作都將被執(zhí)行。
在通電操作期間，MCU16將從DSP14接收到6.14304MHz的時(shí)鐘輸入(如上所述)。該信號(hào)被除以十六(16)，其結(jié)果信號(hào)(383,940Hz)被用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)第一計(jì)時(shí)器TIMER X(圖4中表示為132)。這個(gè)第一計(jì)時(shí)器用于在通電操作期間保持時(shí)間。當(dāng)出現(xiàn)電源失效時(shí)，MCU16將轉(zhuǎn)移至32.768KHz的晶體振蕩器32以用于在低功率模式下對(duì)時(shí)間進(jìn)行跟蹤。為達(dá)到此目的，一個(gè)WIT指令將被執(zhí)行，該指令將把MCU16置于一個(gè)只有32.768KHz振蕩器和相關(guān)計(jì)時(shí)器能夠進(jìn)行操作的模式之中。在該模式中，計(jì)時(shí)器被設(shè)置每隔振蕩器32的32,768個(gè)周期就“喚醒”MCU16以計(jì)錄下一秒。
通過以下說明將可以明白，各種計(jì)時(shí)器的控制、各種計(jì)時(shí)器數(shù)值的獲取以及振蕩器補(bǔ)償?shù)挠?jì)算都最好由MCU16中使用的軟件來完成。本發(fā)明并不受該特定應(yīng)用的限制。但是，出于說明的目的，它就被如此說明。首先考慮圖3所示的流程圖。
為了對(duì)振蕩器的不穩(wěn)定性進(jìn)行補(bǔ)償，MCU16首先在步驟100處初始化該確定功能。當(dāng)MCU16在非易失性電源24的電壓下降至約2.5V以下的情況中進(jìn)入復(fù)位時(shí)，就有必要進(jìn)行這種初始化，否則，MCU16將執(zhí)行操作以從電源斷電狀態(tài)恢復(fù)正常，該操作發(fā)生于步驟102。
在初始化期間，MCU16將對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行初始化或設(shè)定，以便使振蕩器補(bǔ)償工作能夠開始。通過在通電操作期間動(dòng)態(tài)地計(jì)算一個(gè)校正因子(以下稱CF32)，然后用CF32在電源斷電期間對(duì)根據(jù)振蕩器32測量得到的斷電延續(xù)時(shí)間進(jìn)行修改，就可以校正振蕩器32。為了達(dá)到該目的，CF32的數(shù)值應(yīng)處于0到2.0之間。CF32在初始化期間被設(shè)置為1.0，該值是振蕩器32被精確校正時(shí)的標(biāo)稱值。
如同將要參考圖4和圖5來進(jìn)行的更為詳細(xì)的說明那樣，CF32的計(jì)算與由各種計(jì)時(shí)器所作的測量有關(guān)，這些計(jì)時(shí)器包括TIMER X(圖4中用132代表)和TIMER Y(圖4中用150代表)以及秒計(jì)數(shù)器NUMSEC32(圖4中用154代表)。在本優(yōu)選實(shí)例中，TIMER X和TIMER Y是MCU硬件計(jì)時(shí)器，它們都被設(shè)置了一個(gè)數(shù)值并能響應(yīng)一時(shí)鐘信號(hào)而從此數(shù)值倒計(jì)數(shù)至0。初始化期間，TIMER X和TIMER Y將被設(shè)置一個(gè)缺省值。本優(yōu)選實(shí)例中，TIMER X被設(shè)定為2,999而TIMER Y被設(shè)定為32,768。這些數(shù)值的重要性將在下面參考圖4進(jìn)行說明。NUMSEC32則是一個(gè)軟件計(jì)時(shí)器。
一般來說，MCU16將在一個(gè)主循環(huán)程序中進(jìn)行操作，在此主循環(huán)程序中，電源被打開并且電表10測量和記錄電能的消耗或產(chǎn)生。但是，電源會(huì)偶爾消失(例如在斷電期間)。當(dāng)電源恢復(fù)之后，如果MCU16消失了電池轉(zhuǎn)接，則它將執(zhí)行程序初始化并進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，其過程如上。否則，MCU16將執(zhí)行操作以從電源斷電狀態(tài)恢復(fù)正常，該操作發(fā)生于步驟102。
可以從上述內(nèi)容中回憶出，MCU16是通過對(duì)CF32進(jìn)行計(jì)算來補(bǔ)償振蕩器32的穩(wěn)定性缺陷。而這個(gè)計(jì)算是利用數(shù)值X0、X1、Y1和SAVSEC32來完成的，其中X0是TIMER X在當(dāng)前間隔開始時(shí)的計(jì)數(shù)值，X1是TIMER X在當(dāng)前間隔結(jié)束時(shí)的計(jì)數(shù)值，Y1是TIMER Y對(duì)當(dāng)前間隔的計(jì)數(shù)值，而SAVSEC32則是當(dāng)前間隔結(jié)束時(shí)的秒計(jì)數(shù)值，它是由NUMSEC32響應(yīng)振蕩器32的操作而計(jì)下的數(shù)值。所有執(zhí)行操作都將參考圖4而得到更為詳細(xì)的說明。另外MCU16在判斷出確定時(shí)間間隔之后，才進(jìn)行振蕩器34的補(bǔ)償以及CF32的計(jì)算。這些間隔由一些起討論目的的COMP12和COMP32(圖4中分別用142和144表示)來確定。這些計(jì)時(shí)器從0開始計(jì)數(shù)到某個(gè)間隔。在電源恢復(fù)期間，COMP12和COMP32也被初始化。
如根據(jù)圖4所作的說明那樣，可以看出，COMP12計(jì)時(shí)器被設(shè)定為10秒而COMP32計(jì)時(shí)器被設(shè)定為20秒。但是，COMP12和COMP32計(jì)時(shí)器不能同時(shí)結(jié)束它們各自的間隔，因這種情況可能在所需值為它們兩個(gè)的乘積時(shí)出現(xiàn)。因此，在恢復(fù)過程102期間，間隔值被設(shè)定為使COMP32間隔先開始，然后COMP12在5秒鐘之后再開始。10秒鐘之后，COMP12間隔結(jié)束并且振蕩器34得到補(bǔ)償。再過5秒鐘，COMP32將結(jié)束并且CF32得到了計(jì)算。
在恢復(fù)過程102之后，MCU16進(jìn)入一主循環(huán)程序，圖3顯示了該程序的三個(gè)步驟。應(yīng)該明白，主循環(huán)程序含有許多項(xiàng)目，而不僅僅是圖3中所示出的那些。但是，圖3所示的步驟是實(shí)行振蕩器補(bǔ)償所必需的步驟。這三個(gè)步驟包括在104上對(duì)電源失效中斷作出響應(yīng)，在106上對(duì)可執(zhí)行時(shí)鐘中斷作出響應(yīng)，以及在108上確定執(zhí)行一個(gè)新CF32的計(jì)算。
104上電源失效中斷的確定說明了電源失效已被檢測出來并且該電源將要丟失。這種中斷是根據(jù)對(duì)DSP14的PFAIL輸出上的一個(gè)適當(dāng)信號(hào)的檢測而產(chǎn)生的。在這種環(huán)境下，MCU16將開始步驟110以處理該電源失效中斷并啟動(dòng)低功率模式?？梢曰貞洺?，在低功率模式期間，MCU16將根據(jù)振蕩器32而進(jìn)入“睡眠”或“喚醒”狀態(tài)。如圖4所示，MCU16通過TIMER Y在112計(jì)下一秒鐘并在114確定是否電源已經(jīng)恢復(fù)。如果電源仍未恢復(fù)，MCU16將返回至112并在TIMER Y達(dá)到適當(dāng)計(jì)數(shù)值時(shí)再計(jì)下另一秒鐘。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，MCU16將在116開始全功率操作。在118上，電源斷電期間所計(jì)下秒鐘數(shù)將被修改，即，與電源丟失之前所計(jì)算出的CF32相乘。這個(gè)經(jīng)補(bǔ)償后的數(shù)值，除了被作為斷電延續(xù)而記錄下來以外，還在120處被與上次已知的日期和時(shí)間相加，從而用于建立當(dāng)前的日期和時(shí)間。然后MCU16將返回至102的恢復(fù)操作上。
如果在104上沒有電源失效中斷被提出，MCU16將在106上接著確定是否有可執(zhí)行時(shí)鐘中斷請(qǐng)求出現(xiàn)。如果出現(xiàn)這種請(qǐng)求，則MCU16將在122上對(duì)該中斷進(jìn)行處理；可執(zhí)行時(shí)鐘中斷操作包括確定是否對(duì)振蕩器34進(jìn)行補(bǔ)償，監(jiān)視振蕩器32并對(duì)通電秒數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。盡管在此只對(duì)這些操作進(jìn)行一般說明，但是它們在圖5中得到了更為具體的說明。如將要在圖4中說明的那樣，可執(zhí)行時(shí)鐘中斷會(huì)在當(dāng)TIMER X計(jì)數(shù)到一秒鐘的1/128(即每隔7.8125ms)時(shí)出現(xiàn)。
在122上，MCU16將確定補(bǔ)償振蕩器34所需的校正因子(以下稱CF12)是否被加載入TIMER X。TIMER X最好是一個(gè)倒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器，它在一個(gè)10秒鐘的周期上將以一個(gè)指定的缺省再加載值(以下稱DEFAULT12，圖4中用134表示)向下計(jì)數(shù)1,279次至0，該缺省再加載值一般代表從振蕩器34產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的1/128秒并因此具有一個(gè)383,940Hz的頻率(DEFAULT12最好為2,999)。TIMER X的第1280次操作將使得該計(jì)時(shí)器從制造期間就已確定的補(bǔ)償值(即，CF12，圖4中用136表示)倒計(jì)數(shù)至0。在本優(yōu)選實(shí)例中，CF12是通過對(duì)振蕩器34的實(shí)際頻率進(jìn)行測量并利用以下公式而確定的CF12=((測得的頻率-6,143,040Hz)/1.6Hz)+2999+680結(jié)果取最接近的整數(shù)如果MCU16在122上確定TIMER X剛好從CF12倒計(jì)數(shù)至0，則它將給TIME X再加載DEFAULT12，即，2999值。在本優(yōu)選實(shí)例中，如果保存有CF12的存儲(chǔ)區(qū)出現(xiàn)錯(cuò)誤，不論是什么原因，MCU16都將使用一個(gè)標(biāo)稱補(bǔ)償值(最好為2999+680)。如果MCU16確定出TIMER X剛剛從CF12開始計(jì)數(shù)，則它也將對(duì)說明振蕩器34的補(bǔ)償剛剛開始的標(biāo)志進(jìn)行復(fù)位。
在122上，MCU16還保持有TIMER Y的秒計(jì)數(shù)?？梢曰貞洺觯琓IMER Y是由以32.768KHz工作的振蕩器32來驅(qū)動(dòng)的，并且TIMER Y最好從數(shù)值32,768(以下稱COUNT32，圖4中用152代表)開始倒計(jì)數(shù)至0。因此，如果振蕩器32是穩(wěn)定的，則每次當(dāng)TIMER Y到達(dá)0時(shí)，就代表經(jīng)過了1秒鐘。TIMER Y最好通過一個(gè)再加載寄存器而自動(dòng)加載COUNT32，每次當(dāng)TIMER Y到達(dá)0時(shí)，都有一個(gè)標(biāo)志被設(shè)定為可以說明TIMER Y已到達(dá)0。因此，在122上，MCU16將檢查TIMER Y的再加載標(biāo)志是否被設(shè)定。如果是，則MCU16將在NUMSEC32(振蕩器32基于秒的計(jì)數(shù))中計(jì)下1秒并將該再加載標(biāo)志復(fù)位。
在122上，還需要對(duì)由TIMER X確定的各個(gè)秒進(jìn)行計(jì)數(shù)?？梢曰貞洺觯琓IMER X是以約1/128秒的時(shí)間變化量倒計(jì)數(shù)至0的。因此，需要有一個(gè)計(jì)數(shù)器(以下稱SECCNTR，圖4中用138表示)，它在每次當(dāng)TIMER X到達(dá)0時(shí)開始從128倒計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)。當(dāng)SECCNTR到達(dá)0時(shí)，它將提供一個(gè)信號(hào)以說明已經(jīng)經(jīng)過了1秒鐘的時(shí)間(用于通電時(shí)的時(shí)間保持)?？蓤?zhí)行時(shí)鐘中斷(圖4中用140表示)被該計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)。當(dāng)確定出已經(jīng)經(jīng)過1秒鐘時(shí)，將有多個(gè)界面程序(boundary routine)被執(zhí)行。
首先將有一個(gè)檢查工作被執(zhí)行以確定是否已經(jīng)到達(dá)對(duì)振蕩器34進(jìn)行校正的時(shí)間。為達(dá)到該目的，COMP12將在由SECCNTR表示的各個(gè)秒上從0開始計(jì)數(shù)至10秒鐘。當(dāng)COMP12到達(dá)10秒時(shí)，MCU16將使得CF12被加載入TIMER X。然后COMP12將再次開始從0計(jì)數(shù)至10秒。
另一個(gè)界面程序是確定是否已經(jīng)達(dá)到對(duì)振蕩器32進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間，即，計(jì)算一個(gè)新的CF32。與確定COMP12的時(shí)間周期是否已經(jīng)經(jīng)過的過程相類似，MCU16也將利用COMP32計(jì)時(shí)器，該計(jì)時(shí)器在每次當(dāng)SECCNTR給出一個(gè)說明已經(jīng)經(jīng)過1秒鐘的指示后都將從0開始向上計(jì)數(shù)20秒。一旦MCU16確定出已經(jīng)經(jīng)過20秒，它將在124上計(jì)算一個(gè)新的CF32。然后COMP32將再次開始從0向上計(jì)數(shù)至20秒。
在對(duì)122和124上執(zhí)行的處理進(jìn)行說明之前，要計(jì)算一個(gè)新的CF32，就需要考慮如圖4所示的數(shù)據(jù)流。在圖4中，6.14304MHz的時(shí)鐘信號(hào)被從DSP14接收到，并且被除法器130除以16。其383,940Hz的結(jié)果時(shí)鐘信號(hào)被提供給TIMER X(132)。TIMER X在一個(gè)10秒鐘的間隔內(nèi)從一缺省值DEFAULT12(134)開始倒計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)1,279次至0，該缺省值是從再加載寄存器133中調(diào)出的。在第1,280次上，寄存器133將被加載入補(bǔ)償值CF12(136)。
當(dāng)計(jì)時(shí)器132到達(dá)0時(shí)，將有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)被提供給SECCNTR(138)以用于確定已經(jīng)經(jīng)過了1秒鐘。為了作出這個(gè)判斷，SECCNTR138將被加載入一個(gè)計(jì)數(shù)值，最好是128。SECCNTR138將倒計(jì)數(shù)至0。當(dāng)SECCNTR138到達(dá)0時(shí)，將提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。該時(shí)鐘信號(hào)約為1Hz，它用于說明經(jīng)過1秒鐘的時(shí)間。SECCNTR138發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)被提供給計(jì)時(shí)器COMP12(142)和COMP32(144)。COMP12從0開始向上計(jì)數(shù)10秒鐘。當(dāng)COMP12到達(dá)10秒鐘時(shí)，將有一個(gè)標(biāo)志被設(shè)定以用于說明又到了對(duì)振蕩器34進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間。COMP32(144)從0開始向上計(jì)數(shù)20秒鐘。當(dāng)COMP32到達(dá)20秒鐘時(shí)，將有一個(gè)標(biāo)志被設(shè)定以用于說明又到了就該為振蕩器32重新計(jì)算新的補(bǔ)償值的時(shí)間。
在TIMER X(132)進(jìn)行計(jì)數(shù)期間，由振蕩器32產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)將被提供給TIMER Y(150)。TIMER Y通過加載寄存器151加載入一個(gè)缺省值COUNT32(152)。TIMER Y(150)響應(yīng)從振蕩器32發(fā)出的信號(hào)而從該加載缺省值倒計(jì)數(shù)至0。每次當(dāng)TIMER Y(150)到達(dá)0時(shí)，它都會(huì)向計(jì)數(shù)器NUMSEC32(154)提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)(理想為1秒)。NUMSEC32(154)則對(duì)TIMER Y(150)到達(dá)0的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
通過圖5所示的流程圖，也可以明白MCU16在圖3中122上的操作。圖5是圖3中122的詳細(xì)流程圖。在160上將確定是否有一個(gè)12MHz的補(bǔ)償剛剛已經(jīng)發(fā)生。如果這個(gè)補(bǔ)償已經(jīng)發(fā)生，則TIMER X將在162上重新加載一個(gè)缺省值。在164上將確定TIMER Y是否剛被重新加載。如果TIMER Y是剛被重新加載，則在166上NUMSEC32將被加1。如果TIMER Y未被重新加載或者一旦NUMSEC32已被加1，則在168上SECCNTR將被減1。
在170上將確定SECCNTR中的計(jì)數(shù)是否為0。如果不是，則說明尚未經(jīng)過一整秒的時(shí)間。因此，就還未到執(zhí)行界面程序的時(shí)間。如果SECCNTR中的計(jì)數(shù)等于0，則SECCNTR將在172上被復(fù)位為數(shù)值128。在174上提供出了一個(gè)用于說明已經(jīng)經(jīng)過1秒鐘的信號(hào)。COMP12將在176被加1，并且在178上將確定COMP12中的計(jì)數(shù)是否等于10。如果COMP12中的計(jì)數(shù)值等于10，則COMP12將在180上被復(fù)位為0。然后TIMER X將在182上被重新加載以補(bǔ)償因子CF12，并且在184上將給出一個(gè)信號(hào)以說明此12MHz的補(bǔ)償正在進(jìn)行。一旦此12MHz的補(bǔ)償信號(hào)被給出或者如果在178上確定出COMP12中的計(jì)數(shù)不等于10秒鐘，則在186上COMP12中的計(jì)數(shù)將被加1。
在188上將確定COMP32是否等于20。如果COMP32不等于20，則說明還不到計(jì)算CF32的時(shí)間并且程序?qū)⒔Y(jié)束。如果確定了COMP32等于20，則COMP32將在190上被復(fù)位為0。在200上，X0項(xiàng)被賦予上次確定的X1計(jì)數(shù)值?？梢曰貞洺觯琗0代表了TIMER X在20秒間隔開始處的計(jì)數(shù)值，它與前一個(gè)間隔結(jié)尾處的計(jì)數(shù)值相同。因此，X0與上次確定的X1相等。然后程序?qū)⒃?02上等待TIMER Y的下一個(gè)信號(hào)。
在204上，X1被賦予TIMER X的當(dāng)前值。該值將是TIMER X在當(dāng)前間隔結(jié)尾處的計(jì)數(shù)。在206上，Y1被賦予存在于TIMER Y之中的計(jì)數(shù)。在208上還確定了TIMER Y是否剛被重新加載。如果TIMER Y是剛被重新加載，則NUMSEC32中的計(jì)數(shù)將被加1。在209上SAVSEC32被設(shè)置為等于NUMSEC32的當(dāng)前值，然后在211上NUMSEC32將被置為0。在212上將產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)以用于執(zhí)行32KHz的校正因子計(jì)算和過濾程序。
現(xiàn)在來考慮從圖5中190開始的32KHz振蕩器補(bǔ)償過程。為了計(jì)算一個(gè)新的CF32,MCU16必須首先收集確定的信息，即，進(jìn)行“快照”或者獲取某個(gè)計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器的數(shù)值。為了達(dá)到此目的，MCU16在190上將COMP32設(shè)置為0。然后MCU16通過先前的CF32計(jì)算而將X0項(xiàng)設(shè)置為等于TIMER X的X1項(xiàng)(圖5中的200)。應(yīng)該注意，TIMER X中的計(jì)數(shù)被用于CF32計(jì)算，其目的是為了計(jì)算出時(shí)間中的小偏移量，該偏移量將在MCU16通過其程序流到達(dá)CF32計(jì)算程序進(jìn)行循環(huán)時(shí)而產(chǎn)生。
在202上，MCU16接著確定TIMER Y將在什么時(shí)間產(chǎn)生其下一個(gè)“信號(hào)”或計(jì)數(shù)變化(約每隔30.5μs出現(xiàn)一次)。當(dāng)MCU16作出確定后，它將讀出此存在于TIMER X之中的計(jì)數(shù)并將此計(jì)數(shù)保存或存儲(chǔ)在X1中。然后MCU16將讀出TIMER Y中的計(jì)數(shù)并將其保存在Y1中。接下來，MCU16將確定它所等待的TIMER Y的信號(hào)是否為可導(dǎo)致TIMER Y被重新加載的信號(hào)。此舉是通過對(duì)TIMER Y的再加載標(biāo)志是否被設(shè)定進(jìn)行檢查而完成的。如果是，則MCU16將對(duì)NUMSEC32(154)中的計(jì)數(shù)加1。然后MCU16將把NUMSEC32中的計(jì)數(shù)保存進(jìn)SAVSEC32并將NUMSEC32置為0。這樣，計(jì)算CF32所需的四個(gè)變量就被分別保存進(jìn)了X0、X1、Y1和SAVSEC32。然后MCU16將設(shè)置一個(gè)標(biāo)志以說明對(duì)一個(gè)新CF32的計(jì)算已準(zhǔn)備好。等待TIMER Y的下一個(gè)信號(hào)可將誤差減小至最低，否則誤差會(huì)被引入補(bǔ)償過程。由于TIMER Y的下一個(gè)信號(hào)有可能是一個(gè)導(dǎo)致TIMER Y進(jìn)行重新加載的信號(hào)，所以TIMER Y重新加載標(biāo)志將被檢查。還需要注意的是，該過程必須是一個(gè)連續(xù)進(jìn)行的過程，這樣才能將先前計(jì)算出的X1項(xiàng)作為下一次計(jì)算中的X0項(xiàng)。
現(xiàn)在考慮一下圖3中122上進(jìn)行的處理。MCU16將讀出秒計(jì)數(shù)器154中的計(jì)數(shù)。此處，MCU16計(jì)算出校正因子CF32以對(duì)振蕩器32中的不精確性進(jìn)行補(bǔ)償。利用經(jīng)校正的12MHz振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)，MCU16就可計(jì)下在一個(gè)20秒鐘的間隔內(nèi)所出現(xiàn)的振蕩器信號(hào)數(shù)目。該數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值之比就是校正因子。在本優(yōu)選實(shí)例中，校正因子是通過一個(gè)過濾功能來運(yùn)行的，該過濾功能能夠進(jìn)行較為長期的確定。這種長期確定傾向于濾除校正因子中的任何突變。
在本優(yōu)選實(shí)例中，用于計(jì)算32KHz校正因子的公式如下CF32=32,768×{(X0-X1)+(20×383,940)}[y+(32,768×SAVSEC32)]×383,940]]>其中CF32=本疊代校正因子X0=TIMER X的初始采樣X1=TIMER X的結(jié)尾采樣
y=從32768減去TIMER Y的結(jié)尾采樣，即，32768-Y1。因?yàn)樵诒緝?yōu)選實(shí)例中TIMER Y是一個(gè)倒計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器，所以要進(jìn)行相減。
由于方程(1)可在分子和分母中產(chǎn)生很大的數(shù)值，所以可使用以下公式來保存結(jié)果CF32=20×32,768(SAVSEC32×32,768)+y+X0-X1[(y/32,768)+SAVSEC32]×383,940]]>在本優(yōu)選實(shí)例中，校正因子是通過首先確定y=32768-Y1、然后再利用以下公式而計(jì)算出來的CF32=(655360/((SAVSEC32×32768)+y))+((X0-X1)/(((y/32,768)+SAVSEC32)×383,940))最好利用一種指數(shù)過濾濾波來使用該疊代校正因子。一種這樣的過濾濾波公式如下F1=CF32×(1/M)+F0×((M-1)/M)其中F1=新的濾波校正因子F0=舊的濾波校正因子CF32=當(dāng)前疊代校正因子M=濾波常數(shù)在本優(yōu)選實(shí)例中，M被選擇為32。它提供了適當(dāng)?shù)臅r(shí)間常數(shù)并使得該方程在附加項(xiàng)和位偏移的情況下能夠被容易地使用。
表1計(jì)量公式Watt公式-3:Watts=KG(KAVA0IA0+KBVB1IB1+KCVC2IC2)]]>-2:Watts=KG((KAVA0-KBVB0)IA0+(KCVC2-KDVB2)KC2)]]>-8:Watts=KG(KAVA0IA0-(KBVA1IB1+KBVC1IB1)+KCVC2IC2)]]>-7:Watts=KG(KAVA0IA0-KBVA0IB0+KCVC2IC2)]]>注下標(biāo)指的是輸入的相位。子下標(biāo)指的是進(jìn)行采樣的A/D周期。-7應(yīng)用的Va實(shí)際上是一條中性線。
VA公式-3:VA=KG[KAVA0)rmsIA0rms+(KBVB1)rmsIB1rms+(KCVC2)IC2rms]]]>-2:VA=KG((KAVA0-KBVB0)rmsIA0rms+(KCVC2-KDVB2)IC2rms)]]>-8:VA=KG[KAVA0rmsIA0rms(KB(VA1+VC1)rmsIB1rms+KCVC2rmsIC2rms]]]>-7:VA=KG(KAVA0rmsIA0rms+KBVA0rmsIB0rms+KCVC2rmsIC2rms)]]>RMS測量是在一個(gè)線路周期上進(jìn)行的，而且它最好從各電壓的零交叉點(diǎn)開始。
VAR公式VAR=VAA2-WattA2+VAB2-WattB2+VAC2-WattC2]]>其中下標(biāo)與Watts和VA的I個(gè)項(xiàng)有關(guān)，并且每個(gè)周期中執(zhí)行的計(jì)算如下-3:VAR=KG(KA(VA0rmsIA0rms)2-(ΣzerocycleVA0IA0)2+]]>KB(VB1rmsIB1rms)2-(ΣzerocycleVB1VB1)2+KC(VC2rmsIC2rms)2-(ΣzerocycleVC2IC2)2)]]>-2:VAR=KG(((KAVA0-KBVB0)rmsIA0rms)2-(Σzerocycle(KAVA0-KBVB0)IA0)2+]]>((KCVC2-KDVB2)rmsIC2rms)2-(Σzerocycle(KCVC2-KDVB2)IC2)2)]]>-8:VAR=KG(KA(VA0rmsIA0rms)2-(ΣzerocycleVA0IA0)2+]]>(12(KBVA0rms+KDVC2rms)IB0rms)2-(Σzerocycle(KBVA0IB0+KDVC2IB2))2+]]>KC(VC2rmsIC2rms)2-(ΣzerocycleVC2IC2)2)]]>-7:VAR=KG(KA(VA0rmsIA0rms)2-(ΣzerocycleVA0IA0)2+KB(VA0rmsIB0rms)2-(ΣzerocycleVA0IB0)2+]]>KC(VC2rmsIC2rms)2-(ΣzerocycleVC2IC2)2]]>上述公式采用了以下定義-2代表3線三角形應(yīng)用中的2元素；-3代表4線星型應(yīng)用中的3元素；-8代表4線星型應(yīng)用中的21/2元素；-5代表3線三角形應(yīng)用中的2元素；-7代表4線三角型應(yīng)用中的21/2元素；盡管對(duì)本發(fā)明的說明是參考特定實(shí)例進(jìn)行的，但熟練人員應(yīng)該明白，任何對(duì)本發(fā)明的修改和變換都不會(huì)脫離本發(fā)明的原理，這些原理已在上述內(nèi)容中得到了說明并且將在以下的權(quán)利要求中被專門提出。
權(quán)利要求
1．一種用于計(jì)量電能的電子電表，其特征在于包括用于在第一精度內(nèi)產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào)的第一振蕩器；用于在第二精度內(nèi)產(chǎn)生第二時(shí)鐘信號(hào)的第二振蕩器；以及可根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行操作并被接入以接收所述第一和第二振蕩器信號(hào)的處理器，它能夠測量時(shí)間并可周期性地對(duì)所述第一振蕩器的所述精度進(jìn)行補(bǔ)償；其特征在于，所述第一時(shí)鐘信號(hào)被所述處理器用于在電表通電時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測量，所述第二時(shí)鐘信號(hào)被所述處理器用于在電力從所述電表中消失時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測量。
2．如權(quán)利要求1所述的電表，其特征在于還包括保存有補(bǔ)償因子的存儲(chǔ)器，而且所述處理器能夠利用所述第一補(bǔ)償因子來定期補(bǔ)償所述第一精度。
3．如權(quán)利要求2所述的電表，其特征在于所述處理器含有計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器可響應(yīng)所述第一時(shí)鐘信號(hào)而從第一值計(jì)數(shù)至第二值，而且所述處理器能夠用所述第一補(bǔ)償因子來替換所述第一值。
4．如權(quán)利要求3所述的電表，其特征在于所述處理器含有第一計(jì)時(shí)器，而且所述處理器能夠響應(yīng)所述第一計(jì)時(shí)器而用所述第一補(bǔ)償因子來替換所述第一值。
5．如權(quán)利要求4所述的電表，其特征在于所述第一計(jì)時(shí)器能夠進(jìn)行操作以確定約10秒鐘的時(shí)間間隔。
6．如權(quán)利要求1所述的電表，其特征在于所述處理器能夠執(zhí)行一處理過程以對(duì)所述第二振蕩器的所述第二精度進(jìn)行補(bǔ)償。
7．如權(quán)利要求6所述的電表，其特征在于所述處理過程含有用于根據(jù)所述第一振蕩器來補(bǔ)償所述所述第二精度的方法。
8．如權(quán)利要求6所述的電表，其特征在于所述處理過程含有用于對(duì)第二補(bǔ)償因子進(jìn)行計(jì)算的方法，所述第二補(bǔ)償因子在所述電表被施加電力時(shí)確定，當(dāng)電力中斷電然后恢復(fù)時(shí)，所述第二補(bǔ)償因子被用于對(duì)在斷電期間根據(jù)所述第二振蕩器而測得的時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償。
9．如權(quán)利要求8所述的電表，其特征在于所述處理器含有第二計(jì)時(shí)器，而且所述第二補(bǔ)償因子的確定是根據(jù)所述第二計(jì)時(shí)器而完成的。
10．如權(quán)利要求9所述的電表，其特征在于所述第二計(jì)時(shí)器能夠進(jìn)行操作以確定約20秒鐘的時(shí)間間隔。
11．一種用于計(jì)量電能的方法，其特征在于包括以下步驟產(chǎn)生處于第一精度之內(nèi)的第一時(shí)鐘信號(hào)；產(chǎn)生處于第二精度之內(nèi)的第二時(shí)鐘信號(hào)；測量時(shí)間并周期性地對(duì)所述第一時(shí)鐘信號(hào)的所述第一精度進(jìn)行補(bǔ)償，其中所述第一時(shí)鐘信號(hào)被用于在所述電表通電時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測量，而所述第二時(shí)鐘信號(hào)則被用于在電力從所述電表中消失時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測量。
12．如權(quán)利要求11所述的用于計(jì)量電能的方法，其特征在于它還包括響應(yīng)所述第一時(shí)鐘信號(hào)而從第一值計(jì)數(shù)至第二值并用所述第一補(bǔ)償因子來替換所述第一值的步驟。
13．如權(quán)利要求11所述的用于計(jì)量電能的方法，其特征在于它還包括根據(jù)所述第一時(shí)鐘信號(hào)對(duì)所述第二精度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟襟E。
14．如權(quán)利要求13所述的用于計(jì)量電能的方法，其特征在于所述補(bǔ)償步驟含有對(duì)第二補(bǔ)償因子進(jìn)行計(jì)算的步驟，其中所述第二補(bǔ)償因子在所述電表被施加電力時(shí)被確定，當(dāng)所述電表斷電然后恢復(fù)之后，所述第二補(bǔ)償因子被用于對(duì)在斷電期間根據(jù)所述第二時(shí)鐘信號(hào)而測得的時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償。
15．一種用來監(jiān)視時(shí)間的電子裝置，其特征在于包括第一振蕩器，用于在所述裝置加載有充足電力期間，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)以供所述裝置使用；第二振蕩器，用于在所述裝置加載的電力減少期間，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)以供所述裝置使用。
全文摘要
本發(fā)明揭示了在一種電子式電表中所使用的計(jì)量電能的方法和裝置,這種電子電表包括:用于在第一精度內(nèi)產(chǎn)生第一時(shí)鐘信號(hào)的第一振蕩器(32);用于在第二精度內(nèi)產(chǎn)生第二時(shí)鐘信號(hào)的第二振蕩器(34);以及可根據(jù)一時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行操作的處理器(16),它能夠測量時(shí)間并可周期性地對(duì)第一振蕩器(32)的精度進(jìn)行補(bǔ)償。所述第一時(shí)鐘信號(hào)被用于在電表通電時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測量,而所述第二時(shí)鐘信號(hào)則被處理器(16)用于在電力從所述電表中消失時(shí)對(duì)時(shí)間進(jìn)行測量。第一振蕩器(32)的精度可根據(jù)保存于存儲(chǔ)器之中的補(bǔ)償因子而得到周期性地補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G01R21/00GK1234119SQ97199050
公開日1999年11月3日 申請(qǐng)日期1997年10月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月22日
發(fā)明者羅德尼·C·黑明格爾, 彼得·理查德·羅杰斯 申請(qǐng)人:Abb動(dòng)力T&D股份有限公司