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2018
10-21

锐能微RN8302B三相计量芯片直流应用笔记

目前,锐能微RN8302B三相电量计量芯片多用在交流电领域,经过实际应用发现,该芯片和RN8209D单相计量芯片一样,也可应用于直流计量领域,笔者以亲身试验为根本,编写此《锐能微RN8302B三相计量芯片直流应用笔记》,希望为大家的研发过程中带来思路,节约成本。以下为笔记具体内容:

锐能微RN8302B三相计量芯片直流应用笔记

一、确定基本能参数

HFconst确定公式:

HFconst=INT[(Uv/0.8)*(Ui/0.8)*3.6*10^6*fosc/(32*EC*Un*Ib)]

Vu:电压通道 ADC 输入信号;

Vi:电流通道 ADC 输入信号;

EC: 电表脉冲常数(用户自定义),如 3200;

Un:额定电压 V;

Ib:额定电流 A;

其他校表参数清为默认值。
注:根据用户自定义的EC及其他参数确定的HFConst的值应不大于65535

二、初始化

  1. 开启写使能功能,向RN8302B写使能寄存器(WREN:0x80H)填写0xE5;
  2. 切换工作模式为EMM模式,配置工作模式切换寄存器(WMSW:0x81H)为0xA2;
  3. 配置RN8302B PGA为1倍增益:ADC配置寄存器(ADCCFG:0x83H)填写成0x0000,将IA/IB/IC/UA/UB/UC六路ADC增益PGA配置为1倍增益。
  4. 配置RN8302B关闭高通功能:配置EMU配置寄存器(EMUCFG:0x61H)填写成0x40007F,将IA/IB/IC/UA/UB/UC六路ADC的高通关闭。

三、有效值零点校正

3.1 ADC直流偏置(DC_OFFSET)校正

  1. 首先将IA/IB/IC/UA/UB/UC六路信号输入对地短接
    锐能微RN8302B三相计量芯片直流应用笔记 - 第1张  | Vnoon
  2. 进行ADC直流偏置(DC_OFFSET)校正,该步骤为消除 ADC 直流偏置
    (1)关闭NVM1高通(NVM1CFG:0x70),配置NVM配置寄存器为0x02;
    (2)配置直流OFFSET自动校正使能寄存器(AUOTDC_EN:0x91H)为0x003F,进行使能IA/IB/IC/UA/UB/UC六路自动直流校正(AUTODC),等待 1.2S 后完成自动直流偏置校正,
    (3)校正后会自动进行修改采样通道UA/UB/UC/IA/IB/IC直流Offset校正寄存器(DCOS_IA/DCOS_IB/ DCOS_IC/DCOS_UA/ DCOS_UB/DCOS_UC)的值;
    (4)将六路DCOS寄存器(0x1AH/0x1BH/0x1CH/0x1DH/0x1EH/0x1FH)的值读出,分别乘以0.512后,将计算值再分别填回六路 DCOS 寄存器中,完成 ADC 直流偏置校正。

3.2 有效值OFFSET校正

OFFSET校正是在外部噪声(PCB 噪声,变压器噪声等等)较大,影响到小信号(如1%Ib)精度的情况下,提高小信号精度的一种有效手段。若外部噪声对小信号精度影响较小,该步骤可忽略。

电流 OFFSET 校正说明:

以A相电流有效值为例,IA_OS寄存器计算过程:

  1. 配置标准源,使U=Un,电流通道输入空载;
  2. MCU取电流有效值寄存器值,连续读十个数据求平均值IAavereg(300ms读一次);
  3. 求IAavereg的平方IAavereg^2,一般情况下,此值不会超过30位,如果平方之后超过30位,那么就超出offset寄存器能够校正的范围;
  4. 求其32位二进制反码,取bit29~bit14填入IA_OS寄存器的bit15~bit0;
  5. 电流有效值offset校正完成。

公式如下:

IX_OS = -Ix_avreg^2/2^14

式中,Ix_avreg为(IA/IB/IC)某电流寄存器平均值

举例:

在电流输入为零的条件下,读取电流有效值寄存器的值为 0x0000483,(可以读若干次取平均值)十进制数为1155。将其平方后求其反码: 1155*1155=1334025=0x145B09,32位反码为0Xffeba4f6。取 bit29~bit14(0Xffeba4f6除以0x4000)得到 0xFFAE写入电流有效值偏置校正寄存器。

四、电压、电流、功率系数确定

Kv = Un/Ux_avreg;

Ki = Ib/Ix_avreg;

Kp = 3.6*fosc*10^6/(2^31*32*HFconst*EC)

其中:

Ux_avreg:(UA/UB/UC)某电压寄存器读10次平均值;

Ix_avreg:(IA/IB/IC)某电压寄存器读10次平均值;

五、功率增益校正

以A相为例,台体加额定电压Un,额定电流Ib,读出有功功率寄存器值(可读多点平均)P测,按矫正公式计算:

ERR = (P测*Kp-Un*Ib)/(Un*Ib)

其中:

P测:有功功率寄存器(PA/PB/PC:0x14H/0x15H/0x16H)的值

GPA = -ERR/(1+ERR)

如果GPA>0,校正值是GPA*2^15;

如果GPA<0,校正值是GPA*2^15+2^16;

各相有功、无功、视在增益值相同,将校正值分别填入相应的增益寄存器(GPx)中。

六、有功偏置Offset的校正方法

以5%Ib点的功率值作为校正依据。

以A相为例,表台加5%Ib的电流、Un,读出计量芯片的功率寄存器值,求至少10次平均值P,与标准表的功率值P0,计算功率offset值:

PA_OS = [P0*(1/Kp)-P]/(1+GPA归一化)

如果PA_OS>0,校正值是PA_OS

如果PA_OS<0,校正值是PA_OS+2^16

其中:

P:芯片测量值平均值;

P0:标准表显示功率;

GPA归一化:功率增益归一化值。

注:GPA归一化计算公式:

GPA寄存器最高位=0:GPA归一化 = GPA/2^15;

GPA寄存器最高位=1:GPA归一化 = (GPA-2^16)/2^15;

最后编辑:
作者:vnoon
一个不爱学习的电气专业学生,一个不务正业的程序猿
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2 Responses to 锐能微RN8302B三相计量芯片直流应用笔记

  1. ly971021598 says:

    楼主我使用这个芯片时发现测不出来数据,能不能加我QQ一个:971021598 请教你一下,谢谢。

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