自动量程交流电参数采集电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种自动量程交流电参数采集电路,其用于对工业现场的电网质量进行采集以输出至数字处理电路进行评估检测，它包括互感器隔离采集电路、自动增益和信号调理电路、过零比较电路、本质安全型隔离降压电路、次级平缓电路、参考源生产电路，对采集的电压电流进行采集、稳压、滤波、增益自动控制、自适应参考电源生成、零点检测等，完成电压电流、功率角、功率因素、有功功率、无工功率、电压不平衡、电流不平衡等参数的测量。为后期数字处理单元进行信号处理提供了精确的测量结果，有效地实现对电网质量进行全范围的评估监测。

【技术实现步骤摘要】
自动量程交流电参数采集电路
本技术涉及测控领域，尤其是涉及在工业现场环境中对电网电压电流进行实时采集的测量设备。
技术介绍
通常，在工业场合要对电量参数进行准确实时地检测，对于检测测量设备而言，要求其最佳量程应在满量程的1/3至2/3的位置，因此对检测设备的采集提出功能多样化要求。工业设备厂家和电力系统都迫切需要一种安全可靠、经济实惠、实时快速的交流电参数采集设备，对交流电参数进行采集测量。现有的逐次逼近量程判断的方法，测量速度相对较慢。
技术实现思路
本技术的目的是要提供一种简单可靠、可适用不同的工业现场环境的自动量程交流电参数采集电路。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种自动量程交流电参数采集电路,其用于对工业现场的电网质量进行采集以输出至数字处理电路进行评估检测，它包括，电压互感器隔离采集电路，其包括原边与电网供电端相接入的电压互感器、与所述电压互感器副边相并联连接的采样电阻和稳压二极管，所述的采样电阻的电压为所述电压互感器隔离采集电路的输出电压；电流互感器隔离采集电路，其包括原边与电网供电端相接入的电流互感器、与所述电压互感器副边相并联连接的采样电阻和稳压二极管，流过所述的采样电阻的电流为所述电流互感器隔离采集电路的输出电流；电压自动增益和信号调理电路，其包括三个运算放大器、与每个运算放大器输入端相连接的二级滤波电路、与所述的二级滤波电路相串联的钳位二极管，每个所述运算放大器具有控制增益倍数的电子开关；电流自动增益和信号调理电路，其包括三个运算放大器、与每个运算放大器输入端相连接的二级滤波电路、与所述的二级滤波电路相串联的钳位二极管，每个所述运算放大器具有控制增益倍数的电子开关；过零比较电路，其基极与所述的电压互感器隔离采集电路输出电压端相连接，其集电极端为输出端，所述的集电极输出端与电流的零点进行比较以用于判断功率角和功率因数以及负载性质；本质安全型隔离降压电路，其由自动反向识别电路、过压保护电路、谐波抑制电路和隔离降压电路组成，所述的自动反向识别电路由相串联的二极管再并联组成，所述的过压保护电路由热敏电阻组成，所述的谐波抑制电路由电感和元器件并联组成；次级平缓电路，其包括缓起削峰电路、浪涌保护电路和线性稳压电路；参考源生产电路，其包括可自动产生一个二分之一VCC参考源的运放用于提供给数字处理电路。进一步地，所述的电压互感器的原边和副边比值为1:1，所述的电流互感器的原边和副边比值为1：N。进一步地，所述的电压自动增益和信号调理电路以及电流自动增益和信号调理电路中采用的运算放大器为轨到轨式运放。进一步地，所述的电压自动增益和信号调理电路以及电流自动增益和信号调理电路中，电子开关初始是打开状态，随着采集信号不断增强，依次闭合电子开关以实现信号的衰减。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点：本技术自动量程交流电参数采集电路，主要用于将电网模拟信号通过一系列处理，最终转化为能被DSP识别并处理的输入信号，对采集的电压电流进行采集、稳压、滤波、增益自动控制、自适应参考电源生成、零点检测等，完成电压电流、功率角、功率因素、有功功率、无工功率、电压不平衡、电流不平衡等参数的测量。为后期数字处理单元进行信号处理提供了精确的测量结果，有效地实现对电网质量进行全范围的评估监测。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是采用本技术采集电路的系统框架原理图；图2为本技术采集电路所实施的电压互感器隔离采集电路的电路图；图3为本技术采集电路所实施的电流互感器隔离采集电路的电路图；图4为本技术采集电路所实施的电压自动增益和信号调理电路的电路图；图5为本技术采集电路所实施的电流自动增益和信号调理电路的电路图；图6为本技术采集电路所实施的过零比较电路的电路图；图7为本技术采集电路所实施的本质安全型隔离降压电路的电路图；图8为本技术采集电路所实施的次级平缓滤波电路的电路图；图9为本技术采集电路所实施的参考源生成电路的电路图；图10为图9中供电系统的波形图和经过参考源电路产生调制后的波形图。具体实施方式下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示的测量设备的系统框架图，主要包括两大模块，一个大模块为外围模拟电路，另一大模块为核心处理器，可以为MCU或DSP。本技术主要涉及的对采集的模拟电压电流信号进行处理，使之作为输入信号传送至核心处理器，至于核心处理器如何对数据进行运算、分析和评估，不是本技术的要点，可采用本领域常用的信号处理方法，在此不再赘述。在模拟电路模块，主要包括互感器信号采集电路、自动增益和信号调理电路、过零比较电路、本质安全型隔离降压电路、次级平缓滤波电路、参考源生成电路。互感器信号采集电路的输入端与电网市电相连接，输出端与自动增益和信号调理电路输入端相连接，自动增益和信号调理电路的输出端与控制器MCU相应管脚连接。过零比较电路的输入端与互感器信号采集电路的另一输出端相连接，其输出端也与控制器MCU的一管脚相连接。本质安全型隔离降压电路的输出端与次级平缓滤波电路的输入端相连接，次级平缓滤波电路的输出端与控制器MCU的又一管脚相连接，参考源生成电路的一输出端与所述的次级平缓滤波电路输入端相连接，另一输出端直接与所述的控制器MCU相连接。下面就上述各具体电路结合电路图进行说明：互感器信号采集电路包括电压互感器隔离采集电路和电压互感器隔离采集电路，电路图分别如图2和图3所示。图2为电压互感器隔离采集电路，电压互感器PT1作为采集元件，其原边通过接入电阻RX1与市电相连接，形成输入端UA_L和UA_N，电压互感器PT1的副边并联有电阻RX2和稳压二极管DZ1。稳压二极管DZ1在原边有大的浪涌时进行抑制吸收。本实施例中，互感器PT1的原边和副边的比值是1:1，流过原边的电流就等于流过副边的电流。副边通过采样电阻就可以采样出相应的电参数信号UA，送入调理电路和DSP处理器进行傅立叶处理。图3为电流互感器隔离采集电路，电流互感器CT1原边直接与市电相连接，电流互感器CT1的副边并联有电阻RX3和稳压二极管DZ2。电流互感器CT1的原边和副边的比值是1:N，流过原边的电流就等于流过副边的电流的N倍。副边通过采样电阻RX3就可以采样出相应的电流参数信号IA，送入调理电路和DSP处理器进行傅立叶处理，稳压二极管DZ2在二次侧开路时提供降压保护。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动量程交流电参数采集电路,其用于对工业现场的电网质量进行采集以输出至数字处理电路进行评估检测，其特征在于：它包括，/n电压互感器隔离采集电路，其包括原边与电网供电端相接入的电压互感器、与所述电压互感器副边相并联连接的采样电阻和稳压二极管，所述的采样电阻的电压为所述电压互感器隔离采集电路的输出电压；/n电流互感器隔离采集电路，其包括原边与电网供电端相接入的电流互感器、与所述电压互感器副边相并联连接的采样电阻和稳压二极管，流过所述的采样电阻的电流为所述电流互感器隔离采集电路的输出电流；/n电压自动增益和信号调理电路，其包括三个运算放大器、与每个运算放大器输入端相连接的二级滤波电路、与所述的二级滤波电路相串联的钳位二极管，每个所述运算放大器具有控制增益倍数的电子开关；/n电流自动增益和信号调理电路，其包括三个运算放大器、与每个运算放大器输入端相连接的二级滤波电路、与所述的二级滤波电路相串联的钳位二极管，每个所述运算放大器具有控制增益倍数的电子开关；/n过零比较电路，其包括基极与所述的电压互感器隔离采集电路输出电压端相连接的三极管，该三极管集电极端为输出端，所述的集电极输出端与电流的零点进行比较以用于判断功率角和功率因数以及负载性质；/n本质安全型隔离降压电路，其由自动反向识别电路、过压保护电路、谐波抑制电路和隔离降压电路组成，所述的自动反向识别电路由相串联的二极管再并联组成，所述的过压保护电路由热敏电阻组成，所述的谐波抑制电路由电感和元器件并联组成；/n次级平缓电路，其包括缓起削峰电路、浪涌保护电路和线性稳压电路；/n参考源生产电路，其包括可自动产生一个二分之一VCC参考源的运放用于提供给数字处理电路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自动量程交流电参数采集电路,其用于对工业现场的电网质量进行采集以输出至数字处理电路进行评估检测，其特征在于：它包括，
电压互感器隔离采集电路，其包括原边与电网供电端相接入的电压互感器、与所述电压互感器副边相并联连接的采样电阻和稳压二极管，所述的采样电阻的电压为所述电压互感器隔离采集电路的输出电压；
电流互感器隔离采集电路，其包括原边与电网供电端相接入的电流互感器、与所述电压互感器副边相并联连接的采样电阻和稳压二极管，流过所述的采样电阻的电流为所述电流互感器隔离采集电路的输出电流；
电压自动增益和信号调理电路，其包括三个运算放大器、与每个运算放大器输入端相连接的二级滤波电路、与所述的二级滤波电路相串联的钳位二极管，每个所述运算放大器具有控制增益倍数的电子开关；
电流自动增益和信号调理电路，其包括三个运算放大器、与每个运算放大器输入端相连接的二级滤波电路、与所述的二级滤波电路相串联的钳位二极管，每个所述运算放大器具有控制增益倍数的电子开关；
过零比较电路，其包括基极与所述的电压互感器隔离采集电路输出电压端相连接的三极管，该三极管集电极端为输出端，所述的集电极输出端与电流的零点进...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱迁虎，时登登，钱丽，刘兵，徐雨凡，
申请(专利权)人：常州讯顺通讯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32