AN-750
应用笔记
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ADE7758的相丢失检测与VAR计算
作者：Rachel Kaplan
简介
5
ADE7758是一款多相多功能电能计量IC，可执行kWh、
4
kVAh、kVARh以及电流有效值和电压有效值测量。本应用
MAGNITUDE (dB)
笔记介绍ADE7758中相丢失对VAR计算有何影响、利用
ADE7758检测相丢失的解决方案以及如何避免VAR误差。
相丢失和ADE7758
ADE7758每次测量一个相的线路频率。如果某个相出现丢
失，则该相上的线路频率测量可能会因为失调或噪声造成
3
2
1
0
错误的过零检测而出现错误。对无功功率计算的补偿基于
一个相的线路频率测量。如果用于频率测量的相出现丢
–1
40
45
失，则会向其他相的无功功率计算中引入误差。为解决此
50
55
60
FREQUENCY (Hz)
65
70
图1. 幅度响应
问题，电表需要检测相丢失并将频率测量切换至有效相。
89.80
用 于 频 率 测 量 的 相 可 以 使 用 测 量 模 式 寄 存 器 (MMODE
[7:0]，地址0x14)中的位0至位1进行更改。表I显示了不同
89.85
PHASE (Degrees)
相频率测量情况下MMODE [1:0]这两个位所用的设置。
表I. 频率测量的相选择
MMODE [1]
MMODE [0]
相
0
0
A
0
1
B
1
0
C
89.90
89.95
90.00
90.05
VAR计算
90.10
40
无功功率指当电压和电流信号其中之一相移90°时，电压波
45
50
55
60
FREQUENCY (Hz)
65
70
图2. 相位响应
形与电流波形的乘积。ADE7758中有一个相移滤波器，可
在无功电能数据路径的电流通道中引入90°的相移。图1和
过零超时
图2分别显示了相移滤波器的幅度和相位响应。由于相移
ADE7758利用过零检测电路测量线路频率。有关过零检测
滤波器的幅度响应不一致，因此基于线路频率实施了补
的更多详情，请参见数据手册中的“过零检测”部分。
偿，以便围绕基频实现准确的无功功率计算。
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ADE7758对每个相都有一个过零超时中断。如果在过零超
VAP, VBP, OR VCP
时寄存器(ZXTOUT [15:0]，地址0x1B)确定的时间段内未检测
FULL-SCALE
到过零事件，则中断状态寄存器(STATUS [23:0]，地址0x19)
SAGLVL[7:0]
中 对 应 的 过 零 超 时 检 测 位 即 会 置 1。 如 果 MASK寄 存 器
(MASK [23:0]，地址0x18)中对应的位置1，则IRQ输出端还会
出现低电平有效信号。图3显示了相A的线路电压保持固定
直流电平超过384/CLKIN × ZXTOUT秒时的过零超时检测机
SAGCYC[7:0] = 0x06
6 HALF CYCLES
制。理想情况下，如果一个相出现丢失，那么该相上就不
会检测到过零事件，并且384/CLKIN × ZXTOUT秒之后状态
SAG INTERRUPT FLAG
(BIT 3 TO BIT 5 OF
STATUS REGISTER)
寄存器中对应相的过零超时位会置1。然而，潜在通道失
调造成的噪声可能会导致器件在相丢失期间继续检测过零
事件。因此，就不会生成过零超时请求。这种情况下，可
SAG EVENT RESET
LOW WHEN VOLTAGE
CHANNEL EXCEEDS
SAGLVL[7:0]
READ RSTATUS
REGISTER
使用SAG检测方法来检测相是否出现了丢失。
图4. 电压SAG检测
注意，过零检测信号用于线路周期累计模式、过零中断和
过零超时中断。因此，在相丢失条件下，器件不应利用出
解决方案
现丢失的相进行过零检测。
相丢失检测解决方案共有以下两种。
1. 结合使用过零超时中断和电压SAG中断。
16-BIT INTERNAL
REGISTER VALUE
ZXTOUT[15:0]
将ZXTOUT寄存器设置为一个满足以下等式的较小值：
384/CLKIN × ZXTOUT > 1/2f，其中f是线路频率。设置
MASK寄存器中的ZXTO位。如果某个相出现丢失，则
在ZXTOUT寄存器指定的时间过去后，应会发生中断。
然而，如前所述，电压通道中的噪声和失调可能会导致
VOLTAGE
CHANNEL A
器件继续检测过零事件。因此，不会产生ZXTOUT中
断。这种情况下，可使用SAG来检测相丢失条件。如果
MASK寄存器中的SAG位也置1，而且SAGLVL设置为一
ZXTOA
DETECTION BIT
个大于潜在噪声的值，则在SAGCYC寄存器指定的若干
半线路周期过去后会发生中断。要让器件及时检测到相
READ
RSTATUS
丢失，应该将SAGCYC寄存器设置为一个非常小的值。
图3. 过零超时检测
SAG或ZXTOUT上发生中断后，器件会读取复位中断状态
寄存器(RSTATUS [19 :0]，地址0x1A)并检查SAG和ZXTO
SAG检测
ADE7758也可以检测电压SAG。当任意相的线路电压绝对
值降至SAG电平寄存器(SAGLVL [7:0，地址0x1E)设定的峰值
以 下 并 且 持 续 时 间 达 到 SAG线 路 周 期 寄 存 器 (SAGCYC
[7:0]，地址0x1D)设定的若干半周期时，状态寄存器中对
应的位即会置1。如果MASK寄存器中对应的位置1，则
IRQ输出引脚上还会出现低电平有效信号。图4显示了某个
线路电压降至SAGLVL寄存器设定的阈值以下并持续九个
半周期。由于SAGCYC寄存器设置为6，因此会在第六个半
周期结束时记录SAG事件。与ZXTOUT配合时，SAG可用
于检测相何时出现丢失。
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位，以确定出现丢失的具体相。然后，通过更改MMODE
寄存器中的位0和位1，将频率测量切换至有效相。由于
过零检测用于其他测量，器件应会将出现丢失的相从过
零检测中排除。用于过零计数的相是通过线路周期累计
模式寄存器(LCYCMODE [7:0]，地址0x17)中的位3至位5
选择的。位3、位4和位5分别选择相A、相B和相C。
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2. 监测电压有效值。
下文概述了实施这种相丢失检测方法的步骤：
• 设置ZXTOUT寄存器；例如，对于CLKIN为10 MHz且线
路频率为50 Hz，则设置为0x12C(300d)。
可以定期读取电压有效值寄存器。当某个相出现丢失
时，该相的电压有效值寄存器值就会非常小。如果用于
• 将SAGCYC寄存器设置为较小的值，例如0x05。
频率测量的相出现丢失，请根据表I设置MMODE寄存
• 将SAGLVL设置为一个大于潜在噪声但小于正常工作期
器，从而将频率测量更改至有效相。但是，不推荐使用
间最低预期水平的值，例如满量程值的一半。
此方法，因为持续读取电压有效值寄存器可能会占用大
• 设置MASK寄存器中的位3至位8，以便将三个相的SAG
和ZXTO中断全都使能。
• 检测到中断时，器件会读取复位中断状态寄存器
(RSTATUS [19:0]，地址0x1A)，从而通过查看SAG和ZXTO
位来确定出现丢失的具体相。
• 根据表I设置MMODE寄存器，从而将频率测量切换至有
效相。
• 更改LCYCMODE寄存器中的位3至位5，从而将出现丢
失的相从过零检测中排除。
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量的系统资源并产生较大功耗。
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