如何基于C2000内置12位ADC设计电能计量方案？

3.2.2 电压电流角差校准

电压电流的角度补偿使用的是软件同步。

角差补偿使用下面公式

fM是电网频率。如果fM=50Hz，fm=256×4096=1MHz，每个步长是0.017°，当功率增益和偏置都校准完毕后，才对角差进行校准。步骤如下：

1. 在100%Ib点，设置功率因数为0.5L。

2. 获取当前脉冲的误差E。并将E带入下面公式

公式计算如下例：

1. E =0.3%

2. 原始的 P1_PHASEn = 6

3. 新的 P1_PHASEn+1 =10+6=16

3.2.3 电压增益校准

电压增益校准步骤如下：

1. 将电压设置成固定的电压值，如：220V

2. 如下公式

3. 设置VRMS_FACTORn+1 到功率增益寄存器，步骤如下：

1) VRMSGEN = 220V and VRMSmeasure = 219V

2) 原始的 VRMS_FACTORn = 2000

3) 新的 VRMS_FACTORn+1 =2000*220/219=2009

3.2.4 电流增益校准

此校准类同电压增益校准。

3.3 校表软件使用

3.3.1 校表软件界面介绍

图4的校表软件界面分为5个模块：1，串口连接模块;2，实时数据模块;3，校正数据设置模块;4，校正数据读出模块;5、通讯数据模块。

3.3.2 实时数据模块使用

实时数据模块将电表实时测量的数据通过串口读出在校表软件中显示，实时显示数据包括：Voltage(V)有效电压值(单位：伏特)，Current(A)有效电流(单位：安培)，Active Power(W)有功功率(单位：瓦特)，Reactive Power(Var)无功功率(单位：乏)，Apparent Power(VA)视在功率(单位：伏安)，Power Factor 功率因素Frequency(Hz)频率(单位：赫兹)。点击Read按钮，可以显示电表实时测量的数据。

3.3.3 校正数据设置模块使用

校表软件目前只支持Voltage Gain有效电压增益、Current Gain有效电流增益、Power Gain有功功率增益、Phase Offset相位偏置单点校正。默认电压校正点为：220V有效电压，电流校正点为：1A有小电流，有功功率校正点为：220W;相位偏置校正点为：220V、1A、0.5L。

校正步骤：

1，使用校表仪器输出220V有效电压，1A有效电流，功率因素1.0的信号，送至电表电压、电流输入端;

2，在Volage Gain中输入默认有效电压校正值220，点击Setting设置;

3，在Current Gain中输入默认有效电流校正值1，点击Setting设置;

4，在Power Gain中输入默认有功功率校正值220，点击Setting设置;

5，使用校表仪器输入有效电压，1A有效电流，功率因素0.5的信号，送至电表电压、电流输入端;

6，在Phase Offset中输入offset值，一个单位对应0.02°，输入一个数值，然后通过实时数据窗口读出新的功率因素，反复校正，直至读出功率因素接近0.5即可;

7，校正完毕后，点击Save保存数据，电表将最后的校正数据保存至MCU FLASH中。

3.3.4 校正数据读出模块使用

校正数据读出模块可以通过串口将电表FLASH存储的V Gain，I Gain，Phase Offset，P Gain校正数值的读出。

3.3.5 通讯数据模块使用

通讯数据模块实时显示串口收发的数据。设置过程中如果出现“Time out!”提示，表示连接超时，应当检查通讯线路连接，然后重新发送命令。校正数据设置成功后，通讯数据模块提示“Set successful!”。通过按键Clear Logs，可以清空通讯数据窗口历史数据。

4 结论

4.1 硬件平台

本方案在C2000F280270 Control Pad上进行搭建了测试平台，并在标准的电能表测试设备上进行了精度测试。图5为实际测试的样机：

4.2 软件资源占用

本方案占用的C2000资源如下表所示。

4.3 测试数据

本方案测试精度如下：

电压电流频率

有功功率和无功功率：

功率因素：