创意无极限，仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利――提高相位校正精度的
电能表。该专利由中颖电子股份有限公司申请，并于2016年1月11日获得授权公告。
内容说明 本发明涉及电能计量技术及其电路实现技术领域，具体来说，本发明涉及一种提高相位校正精度的电能表。
发明背景 在未有本发明前，电能表相位校正采用的是电流/电压信号延时的方式。这种方式的缺点是校正精度受ADC(模数
转换器)调制器工作频率的制约，相位校正只能以与ADC调制器工作频率相关的某一特定步长进行，从而难以达到很高的相位校正精度。
发明内容 本发明所要解决的技术问题是提供一种提高相位校正精度的电能表，能够克服现有的电流/电压信号延时方式的缺点，不仅能实现高精度的相位校正，而且硬件实现简单，系统成本低。
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高相位校正精度的电能表，包括：电流
传感器，接收并感测一相电流信号；电压传感器，接收并感测一相电压信号；第一模数转换器，与所述电流传感器相连接，将模拟的所述相电流信号转换为数字的电流采样信号；第二模数转换器，与所述电压传感器相连接，将模拟的所述相电压信号转换为数字的电压采样信号；相位校正模块，分别与所述第一模数转换器和所述第二模数转换器相连接，对所述电流采样信号和所述电压采样信号进行实时的相位校正，分别生成电流同步信号和电压同步信号；电能计算模块，与所述相位校正模块相连接，分别接收所述电流同步信号和所述电压同步信号，并据此计算出有功电能和无功电能以向外输出。
图为现有技术中的一种典型单相电能表的内部模块结构图
可选地，所述相位校正模块包括：全通滤波器系数参量寄存器，用于存储量化后的全通滤波器的系数参量；α正负性寄存器，用于根据α>0、α<0和α＝0这三种情形分别对应地设置0、1和2这三个数值，α为信号相位差增量；一阶的全通滤波器及相关选通电路，在所述相位校正模块内分别与所述全通滤波器系数参量寄存器和所述α正负性寄存器相连接，用于先读出表示α正负性的所述数值，决定所述全通滤波器是否被旁路以及不被旁路时被置于哪个信号通道，再读出量化后的所述系数参量以用于所述全通滤波器的运算，进而对所述电流采样信号和所述电压采样信号进行相位校正，分别生成所述电流同步信号和所述电压同步信号。
所述全通滤波器的应用分为α>0、α<0和α＝0这三种情形，α为信号相位差增量；当α>0时，所述电流采样信号的相位需要延后，所述全通滤波器被放在电流信号通道中，电压信号通道无所述全通滤波器；当α<0时，所述电压采样信号的相位需要延后，所述全通滤波器被放在所述电压信号通道中，所述电流信号通道无所述全通滤波器；当α＝0时，所述电流采样信号和所述电压采样信号的相位均不需要延后，所述电流信号通道和所述电压信号通道这两个通道中均无所述全通滤波器，所述全通滤波器处于被旁路状态。
所述全通滤波器系数参量寄存器和所述α正负性寄存器均为非易失性寄存器。全通滤波器系数参量寄存器和所述α正负性寄存器均为快闪型寄存器。所述α正负性寄存器的大小为2比特。所述电流传感器为锰铜片、电流互感器、罗氏线圈或者霍尔效应传感器。电压传感器为分压电阻或者电压互感器。所述第一模数转换器、所述第二模数转换器、所述相位校正模块和所述电能计算模块是由一块集成电路实现的。所述电能表能用作单相电能表或者多相电能表。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明根据实际测算，在电流和电压的信号频率fi＝50Hz、模数转换器的采样频率fs＝4kHz、信号相位差增量|α|≤4°、全通滤波器的系数参量k字长为16比特的条件下，相位校正的误差小于10-4度。由此可见，本发明提出的采用全通滤波器的方式可以达到很高的相位校正精度，远高于现有的电流/电压信号延时法，这对于提高电能表的相位校正精度是非常有利的。另一方面，由于一阶全通滤波器结构简单，用集成电路实现时开销较小，因此这种构造的电能表在相位校正的实现上是简便易行的。
综上所述，本发明能够克服现有的电流/电压信号延时方式的缺点，不仅能实现高精度的相位校正，而且整个电能表硬件实现简单，系统成本低。
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