ATT7028在电力参数测量中的应用研究
在电力监测系统中对电压、电流数据的采样时由于电网的波动，电压、电流并非严格的正弦波，仅按照50 Hz的1倍计算采样率会导致精度下降及“跳字”(仪器测量值跳变较大)。同时电力系统受外界影响会存在各种瞬间的高频干扰信号，所以也对A／D的采样速度有较高要求。为此电力参数的采样通常都采用较高精度和速度的A／D。如常见的国外产品中，应用于电力系统的专用A／D芯片有12位的ADS7864、16位的AD73360、24位的CS5451等，其中ADS7864采样速度达500 kHz／s。
在采样系统中，通常的做法是将采集到的数据读取到MCU中，由MCU对大量的采样数据进行处理，得到电压、电流、相位、功率因数等参数。上述芯片均采用这种方式工作。由于大量的采样和数据运算给MCU带来很大的负担，大大影响MCU处理其他问题的速度。ATT7028是一款国产的电能计量专用芯片，比进口电路价格低廉。除了A／D转换部分，在芯片内还集成了数据运算电路，可以大大节省测量系统主控MCU的工作负荷。该芯片通过软件校正可将误差校正到0.5级以内，有效值测量误差小于0.1％，数据采集及处理时间大约为1／3 s。为了保证测量精度他的采样频率为3.2 kHz。此芯片的接口简单，使用方便。
1 ATT7028工作原理
ATT7028是QFP44封装的44脚芯片，主要包括3大部分电路：A／D转换部分、数字信号处理部分、通信及其他。
该芯片的A／D部分集成6路二阶——A／D转换器，采用过采样技术，6个通道可同步采样，采用双端差分信号输入方式分别针对三相电压、三相电流检测，各路的采样是16位模／数转换，经过片内运算电路的处理，得到24位的参数输出。同步采样对于计算功率和功率因数等同时需要某瞬时电压、电流值的参数尤其重要，可以保证测量的准确性。上述3种国外芯片中，AD73360和CS5451是同步采样的，而ADS7864不能同步采样。
数字信号处理部分对A／D转换后的数据先经过数字滤波器滤波，然后分别计算各相的有效值、有功功率、相位、功率因数、电能和合相的有功功率、电能、频率、功率因数等电力参数。同时还提供电阻网络校正和软件校正两种方式作误差校正用。软件校表是通过相关的校表寄存器对增益、相位进行补偿、从而保证三相电压、三相电流的增益、相位精度要求。校表寄存器的参数由用户提供。其内部单相采样及计算框图如图1所示。
其在有功功率计量中由于ADC采用过采样技术，可充分保证测量速度和精度，可包含高达21次的谐波信息。通信部分：ATT7028提供一个串行外设接口(SPI)，方便与外部MCU之间进行数据传递。所有计量参数都可以通过SPI接口读出。另外，ATT7028内部提供电压监测电路，用以监测工作电压。
2 应用方案／硬件、软件设计
根据以上特点，采用ATT7028设计一个电机运行的监测系统。系统由ATT7028为核心的采样部分和以TI公司的TMS320F206为核心的DSP信号处理系统组成，辅以键盘和显示部分。该系统用以监控电机的运行状态，即时给出供电系统的参数，并运行预置的故障模型算法以确保电机的安全运行。由于电机故障模型的算法比较复杂，占据大量的MCU时间，如果要求其兼做供电系统参数的计算，显然会大大降低整体的运行速度，一般市售监控系统的采样刷新时间只能在0.5 s左右。而ATT7028恰恰可以弥补这方面的不足。他可以直接对采样参数进行运算得到供电系统的测量参数，MCU只需直接加以读取并专注于故障模型的判断即可，据估计，采用附带参数计算电路的A／D可以节省约200 ms的MCU时间。
2.1 硬件设计
ATT7028提供一个SPI接口可方便地与MCU通信，其应用主要有2方面：
(1)在电压、电流测量通常采用互感器输入方式，这时各通道不可避免地存在增益、相位方面的误差，在高精度测量时这些误差不容忽视，针对互感器比差的非线性，ATT7028提供校正，可对比差进行分段补偿，ATT7028也可对相位加以分段修正，还可对电压、电流有效值进行修正。所有这些可通过SPI接口将校正的数据写入ATT7028中实现。
