基于ATT7022B的交流配电柜设计

ATT7022B智能芯片应用到交流配电柜监控系统中则非常方便地测量各项电力参数，特别是三相电压、三相电流信号均为交流电压差动输入方式，只要将被测系统的电压经过电压互感器降压到芯片允许范围，并经电流互感器或电流一电压转换器将被测电流转换成芯片允许范围内的电压值，以差动方式输入芯片，即可完成各种参数的自动测量。

系统输入数据分为模拟信号和数字信号两部分。模拟信号是来自电压互感器的三路相电压差动信号；来自电流互感器的三路线电流差动信号和一路零线电流差动信号。数字信号主要是来自标识各输出分路开关是否接通的二次电压信号，或开关上辅助触点和跳闸报警触点的开关信号；键盘控制信号；避雷器失效信号等。

模拟信号经输入整定电路调整后，再输入ATT7022B芯片。芯片进行取样、运算，将结果输出到相应的寄存器。每秒完成3次数据更新。单片机通过SPI总线读取片内数据，转换、处理后在LCD上显示出结果来。

LCD液晶显示器上以菜单和数据列表或图形模式显示数据，如各种参数测量结果、系统运行状态、分路开关状态、系统非正常运行或故障报警等等。
　　根据人为设定的各参数极限值，单片机通过报警电路进行声光报警。

系统通过232／485串行通讯模块与上位机或其它设备通信。如果需要转换成以太网TCP／IP协议，则可以在RS232串口上接一个"串行服务器"(模块化商品)，即可以提供RL45网络接口了。

键盘输入主要用于输入校表数据，设置报警极限参数，查询运行数据等。

2．2 ATT7022B电压输入电路设计

ATF7702B电压采样输入电路如图3所示，其中三相电压输入电路中元件参数相同。根据电压互感器二次电压是0．5V还是几伏来确定电压信号输入回路中的电阻和电位器。原则是电位器两端的电压能调整到不超过ATT7022B最大输入电压有效值范围。

本系统选用220／6V电压互感器，输入电路中的电阻值如图3中所示，电位器两端电压调整范围为0~0．86V，在实际中1kΩ电位器两端电压调整到0．22V左右。简单的调整方法是，在某相电路上接上标准电压表，调整对应的1kΩ电位器，使LCD上显示的电压值与标准表上读数相同。当然，要在软件运行正确、输入准确校表数据后才能保证数据的准确性。

2．3 ATT7022B电流输入电路设计

ATT7702B电流采样输入电路如图4所示，三相电流输入电路中元件参数也相同。如果不需要检测零线电流，可以不安装零线电流互感器，而将对应的两个输入端短接起来。零线电流互感器根据零线电流大小的实际情况进行选择。所有的电流互感器都要根据二次电流是lA还是5A来确定电流互感器二次线圈并接的电阻。原则是二次电流在该电阻上的压降不超过ATT7022B电流输入最大有效值。

本设计选用400／5A电流互感器，二次线圈并接电阻为O．2Ω／10W，线路满载400A时输入电压为lV。在输入电压为2mV～1V时，ATIT022B非线性误差小于0．5％。当然，为了减小非线性误差，可以将输入到芯片的电压降低。例如选用400／1A的电流互感器，不过价格要高许多，并接电阻选用0．5Ω／2W，线路满载400A时互感器输出电压为0．5V。调整电流输入电路中的lkΩ电位器，使电位器两端电压为400mV时，对于满载400A电流来说，每mV输入电压即可对应lA电流。这里所说的输入电压指的是lkΩ电位器两端的电压。因为芯片输入阻抗极高，所以1．2kΩ电阻前面的电压基本上就是芯片管脚上的输入电压。该电位器可以方便地调整输入电压，在系统统调和校表时具有重要作用。互感器二次线圈并接的电阻、电位器及输入电路的其它电阻都应该选择精密的、热稳定性好的元件，以保证测量精度和稳定性。

厂家推荐电压输入信号最好在0．2V；电流输入信号在O．1V。这个范围线性度最好。如果芯片使用在普通小电流三相电度表时，采用推荐的输入范围是最好的。但用于配电系统较大电流的监控时，输入电压太小会降低测量值的分辨率。所以只能根据实际情况权衡考虑。

3 在信号采样、输入电路设计中应注意的几点问题

芯片各输入引脚的VxP和VxN的直流偏置电压为2．45V左右，偏置电压由芯片的第1l脚REFOUT提供，也可由外电路提供，否则不能准确计量。

为保证测量精度，芯片第5脚外接滤波电容应尽量靠近管脚处，走线粗短，远离其它信号线，且两个电容均不可省去。电容的接地点应与采样信号的地线尽可能短的连在一起。

VxP和VxN输入电路中电阻1．2kΩ和电容0．01μF构成了抗混叠滤波器，其结构和参数要讲究对称，并采用温度性能较好的元器件，从而保证电表获得良好的温度特性。

任意一相电流与电压反向时，芯片第40脚REVP输出高电平，据此可以判断接线是否有错。

芯片的输入脚SEL接高电平为选择三相四线接线方式，接低电平为选择三相三线接线方式。

电源电压VCC、AVCC应在5(1±5％)V以内。GND与AGND为数字和模拟电源参考点，在PCB布线时应将他们就近接大面积地，不要区分GND和AGND，更不要在GND和AGND之间接电感、电阻和磁珠等元件。

4 结语

笔者在400A交流配电柜监控系统中成功地使用了ATT7022B芯片，取得了令人满意的运行效果。利用该设计能够很好地测量各项电力参量，极大地减小了计算上的误差和设计复杂性。测试的结果表明，在交流配电柜中用该芯片实现对各项电力参数采集的应用具有精度高、性价比高、操作方便等优点。