阅读说明：本技术 基于计量芯片测量通道的切换系统及其相序调整方法 (Switching system based on measurement channel of metering chip and phase sequence adjusting method thereof ) 是由 孙运建 宗寿松 沈若娴 马君 缪松林 谢清源 林仙威 崔寅波 周钰鹏 王子建 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及的一种基于计量芯片测量通道的切换系统及其相序调整方法,它包括MCU单元、计量芯片单元、电压采样单元、电流采样单元和相序调整单元；所述MCU单元和计量芯片单元采用SPI方式进行数据通信；所述MCU单元还与相序调整单元连接,所述相序调整单元根据来自MCU单元相序调整命令进行对应的相序调整；所述相序调整单元和电流采样单元与计量芯片单元连接；所述电压采样单元和相序调整单元连接,所述电压采样单元将电网强电信号变换成计量芯片单元采样范围内的电压信号并接入相序调整单元。本发明在保证计量芯片高精度测量的前提下,通过设计的采样通道切换电路实现通道的物理切换达到相许调整的目的。(The invention relates to a switching system based on a measurement channel of a metering chip and a phase sequence adjusting method thereof, which comprise an MCU unit, a metering chip unit, a voltage sampling unit, a current sampling unit and a phase sequence adjusting unit; the MCU unit and the metering chip unit are in data communication in an SPI mode; the MCU is also connected with a phase sequence adjusting unit, and the phase sequence adjusting unit carries out corresponding phase sequence adjustment according to a phase sequence adjusting command from the MCU; the phase sequence adjusting unit and the current sampling unit are connected with the metering chip unit; the voltage sampling unit is connected with the phase sequence adjusting unit, and converts the electric network strong electric signals into voltage signals within the sampling range of the metering chip unit and is connected into the phase sequence adjusting unit. The invention realizes the physical switching of the channels by the designed sampling channel switching circuit to achieve the purpose of allowable adjustment on the premise of ensuring the high-precision measurement of the metering chip.)

基于计量芯片测量通道的切换系统及其相序调整方法

技术领域

本发明涉及计量芯片的技术领域，尤其涉及一种基于计量芯片测量通道的切换系统及其相序调整方法。

背景技术

随着半导体芯片行业的快速发展，传统的机械式电能表已经逐步被搭载专用计量芯片的电子式电能表所替代。使用专用计量芯片的表计具有精度高、可靠性高被各行业供配电行业所青睐。但计量芯片的每个采样通道必须保证与固定的电网相序接入才能保证测量的准确性（接线的唯一性，计量芯片本身无法实现通道的切换），若相序接错（电压或电流通道），必须要停电进行物理接线调整后才能实现准确测量。

这对用户现场接线要求较高，且在已经发生接线错误的场合，停电调整线路会影响企业生产，公共场合停电等会影响生产生活；甚至在某些特殊场合设备运行无法进行断电调整接线，工人带电操作具有极大的危险性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于计量芯片测量通道的切换系统及其相序调整方法，在保证计量芯片高精度测量的前提下，通过设计的采样通道切换电路实现通道的物理切换达到相许调整的目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于计量芯片测量通道的切换系统，它包括MCU单元、计量芯片单元、电压采样单元、电流采样单元和相序调整单元；所述MCU单元和计量芯片单元采用SPI方式进行数据通信；所述MCU单元还与相序调整单元连接，所述相序调整单元根据来自MCU单元相序调整命令进行对应的相序调整；所述相序调整单元和电流采样单元与计量芯片单元连接，所述电流采集单元将大的电网电流信号或者电力互感器二次信号变换成计量芯片单元采样范围内的电压信号；所述电压采样单元和相序调整单元连接，所述电压采样单元将电网强电信号变换成计量芯片单元采样范围内的电压信号并接入相序调整单元。

进一步地，所述相序调整单元包括三个独立的模拟开关通道：第一开关、第二开关和第三开关，三个开关独立受控于MCU单元。

进一步地，电压采样单元的三路电压采样信号：第一采样通道、第二采样通道和第三采样通道，分别并联接入相序调整单元的三个模拟开关通道。

进一步地，电压采样信号和模拟开关通道之间的切换输入设置有零信号通道，作为切换的中间通道。

一种基于计量芯片测量通道的切换系统的相序调整方法，它包括相序调整单元，所述相序调整单元接在电压采样单元和计量芯片单元之间，并接入MCU单元；所述相序调整单元包括三个模拟开关通道：第一开关、第二开关和第三开关，三个开关独立受控于MCU单元，第一开关连接UA电压通信信号，UA电压通信信号保持与计量芯片IA通道同相；第二开关连接UB电压通信信号，UB电压通信信号保持与计量芯片IB通道同相；第三开关连接 UC电压通信信号，UC电压通信信号保持与计量芯片IC通道同相；电压采样单元的三路电压采样信号：第一采样通道、第二采样通道和第三采样通道，分别并联接入相序调整单元的三个独立的模拟开关通道。

进一步地，电压采样信号和模拟开关通道之间的切换输入设置有零信号通道，作为切换的中间通道。

进一步地，所述相序调整单元的三个模拟开关通道均采用的单刀双掷型模拟开关74HC4052进行功能实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明在保证计量芯片高精度测量的前提下，通过设计的采样通道切换电路实现通道的物理切换达到相序调整的目的；解决了现有的计量芯片技术无法实现测量采样通道的切换的问题；

（2）本发明的测量通道的切换是采用MCU数字控制的方式，不采用机械开关，无需人员现场操作，远程操作更具有安全性。使用相应产品的控制软件即可实现相序接线的智能调整，减少人工，节约成本，降低产品安装的专业性；

（3）本发明的切换电路中设置有切换中间通道（零信号通道），防止通道切换过程中的信号冲突，造成芯片测量异常。

附图说明

图1为本发明的切换系统的结构示意图。

图2为本发明的相序调整单元的原理示意图。

图3为本发明的相序调整电路的电路原理图。

其中：

MCU单元1、计量芯片单元2、电压采样单元3、电流采样单元4、相序调整单元5。

具体实施方式

为更好地理解本发明的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本发明的技术方案的具体实施态样，其仅为本发明技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。

实施例1：

参见图1-3，图1绘制了本发明的切换系统的结构示意图。如图所示，本发明涉及的一种基于计量芯片测量通道的切换系统，它包括MCU单元1、计量芯片单元2、电压采样单元3、电流采样单元4和相序调整单元5。

所述MCU单元1和计量芯片单元2采用SPI方式进行数据通信。

所述MCU单元1还与相序调整单元5连接，所述相序调整单元5根据来自MCU单元1相序调整命令进行对应的相序调整。

所述相序调整单元5和电流采样单元4与计量芯片单元2连接，所述电流采集单元4将大的电网电流信号或者电力互感器二次信号变换成计量芯片单元2采样范围内的电压信号。

所述电压采样单元3和相序调整单元5连接，所述电压采样单元3将电网强电信号变换成计量芯片单元1采样范围内的电压信号并接入相序调整单元5。

参见图2，图2绘制了本发明的相序调整单元的原理示意图。如图所示，本发明涉及的一种基于计量芯片测量通道的切换系统的相序调整方法，它包括相序调整单元5，所述相序调整单元5接在电压采样单元3和计量芯片单元2之间，并接入MCU单元1。

所述相序调整单元5包括三个模拟开关通道：第一开关、第二开关和第三开关，三个开关独立受控于MCU单元1，第一开关连接UA电压通信信号，UA电压通信信号保持与计量芯片IA通道同相；第二开关连接UB电压通信信号，UB电压通信信号保持与计量芯片IB通道同相；第三开关连接 UC电压通信信号，UC电压通信信号保持与计量芯片IC通道同相。

电压采样单元3的三路电压采样信号：第一采样通道、第二采样通道和第三采样通道，分别并联接入相序调整单元5的三个独立的模拟开关通道。

电压采样信号和模拟开关通道之间的切换输入设置有零信号通道，作为切换的中间通道，防止在切换过程中，三路电压采样信号的信号产生冲突影响，造成计量芯片异常，影响数据判断。

所述相序调整单元5的三个模拟开关通道均采用的单刀双掷型模拟开关74HC4052进行功能实现。

本发明通过切换电压通道达到计量芯片测量相序调整的目的，等同地，使用该发明可衍生固定电压通道，通过切换电流通道来实现相序调整。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。