基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，尤其是涉及一種基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]自人類進(jìn)入電氣時(shí)代開始，電能量作為經(jīng)濟(jì)、清潔又易于利用的能源極大地推動(dòng)了工業(yè)產(chǎn)業(yè)和社會(huì)科技的發(fā)展。在電能滿足基本的人民生活、工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，人們開始更加注重電能供應(yīng)的可靠性、安全性和優(yōu)質(zhì)性。不良的電能質(zhì)量會(huì)損壞供、用電設(shè)備的電氣性能，其運(yùn)行效率、安全性和使用壽命都將下降，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的電能損耗增加，工業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量下降。還有可能威脅到繼電保護(hù)、通信裝置的可靠性，成為電力系統(tǒng)安全的隱患。因此電能質(zhì)量問題關(guān)乎電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的總體效益，而解決的前提是對(duì)其各參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行有效的分析和監(jiān)測(cè)。與此同時(shí)，諸如單片機(jī)、FPGA、DSP等微控制器科技迅猛發(fā)展，使得電能質(zhì)量在檢測(cè)、監(jiān)控和分析等方面得到了提高，進(jìn)而有利于發(fā)現(xiàn)用戶供電的問題與規(guī)律，改善電能質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提高測(cè)量精度的基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]一種基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器與電網(wǎng)連接，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換器包括相互連接的磁平衡式互感器和單片機(jī)芯片，所述的單片機(jī)模塊包括依次連接的檢測(cè)電路、處理電路和抑制信號(hào)輸出電路，所述的檢測(cè)電路輸入端與磁平衡式互感器連接，所述的抑制信號(hào)輸出電路輸出端與磁平衡式互感器連接，所述的磁平衡式互感器與電網(wǎng)連接。
[0006]所述的磁平衡式互感器包括兩個(gè)，分別為第一磁平衡式互感器和第二磁平衡式互感器，所述的第一磁平衡式互感器的輸入端直接與電網(wǎng)連接，所述的第二磁平衡式互感器的輸入端通過電阻與電網(wǎng)連接，兩個(gè)磁平衡式互感器的輸出端均與檢測(cè)電路連接。
[0007]所述的檢測(cè)電路包括電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路，所述的電流檢測(cè)電路與第一磁平衡式互感器連接，所述的電壓檢測(cè)電路與第二磁平衡式互感器連接。
[0008]每個(gè)磁平衡式互感器均包括三個(gè)繞組，分別為第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述的第一繞組與電網(wǎng)連接，所述的第二繞組與檢測(cè)電路連接，所述的第三繞組與抑制信號(hào)輸出電路連接。
[0009]所述的處理電路對(duì)電信號(hào)的處理，包括；計(jì)算得到電流、電壓、功率及功率因數(shù)值，并對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行FFT變換，計(jì)算出各次諧波含量。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需添加外設(shè)AD轉(zhuǎn)換裝置，將磁平衡式互感器直接與單片機(jī)控制芯片互連；通過磁平衡式互感器與單片機(jī)控制芯片的低功耗、低成本以及強(qiáng)大的處理功能與控制功能，提高檢測(cè)精度，監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例
[0014]電網(wǎng)中的信號(hào)電壓都是220V/380V電壓或是更高，利用現(xiàn)有的電子裝置進(jìn)行測(cè)量，較難進(jìn)行直接測(cè)量，可以利用繞組線圈感應(yīng)電流將電網(wǎng)信號(hào)變?yōu)榭蓽y(cè)的電流信號(hào)傳送到裝置中。本發(fā)明采用磁平衡式互感器。將電網(wǎng)信號(hào)接入到磁平衡式互感器的原邊線圈，通過產(chǎn)生的感應(yīng)電流接入到單片機(jī)芯片，完成對(duì)電流信號(hào)的檢測(cè)；將電網(wǎng)電壓信號(hào)通過串聯(lián)一個(gè)電阻R轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)后，同樣通過一個(gè)磁平衡式互感器可測(cè)得具體大小。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，包括相互連接的磁平衡式互感器和單片機(jī)模塊芯片3，所述的單片機(jī)芯片3包括依次連接的檢測(cè)電路、處理電路33和抑制信號(hào)輸出電路34，所述的檢測(cè)電路輸入端與磁平衡式互感器第二繞組連接，所述的抑制信號(hào)輸出電路輸出端與磁平衡式互感器第三繞組連接，所述的磁平衡式互感器與電網(wǎng)連接。
[0016]所述的磁平衡式互感器包括兩個(gè)，分別為第一磁平衡式互感器I和第二磁平衡式互感器2，所述的第一磁平衡式互感器I的輸入端直接與電網(wǎng)連接，所述的第二磁平衡式互感器2的輸入端通過電阻與電網(wǎng)連接，兩個(gè)磁平衡式互感器的輸出端均與檢測(cè)電路連接。
[0017]所述的檢測(cè)電路包括電流檢測(cè)電路31和電壓檢測(cè)電路32，所述的電流檢測(cè)電路31與第一磁平衡式互感器I連接，所述的電壓檢測(cè)電路32與第二磁平衡式互感器2連接。
[0018]每個(gè)磁平衡式互感器均包括三個(gè)繞組，分別為第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述的第一繞組與電網(wǎng)連接，所述的第二繞組與檢測(cè)電路連接，所述的第三繞組與抑制信號(hào)輸出電路連接。
[0019]圖1中第一磁平衡式互感器I用于電流檢測(cè)，設(shè)三線圈匝數(shù)分別為n1Q、nn、n12;第二磁平衡式互感器2用于電壓檢測(cè)，設(shè)其設(shè)三線圈匝數(shù)分別為η2(ι、η21、η22。將兩磁平衡式互感器的第二繞組與單片機(jī)控制芯片相連，檢測(cè)感應(yīng)電流大小h、i2。根據(jù)感應(yīng)電流h、“大小，調(diào)整單片機(jī)芯片輸出的抑制電流信號(hào)i3、i4，讓第三繞組線圈在聚磁環(huán)中產(chǎn)生的磁場(chǎng)與第一、第二線圈的所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，從而使h、“為O。
[0020]利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電信號(hào)的采集和處理，通過軟件編程，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行時(shí)序控制和計(jì)算、傳輸處理，并計(jì)算得到電流、電壓、有功功率等參數(shù)值。運(yùn)用FFT、Hi Ibert算法計(jì)算出各次諧波含量、無(wú)功功率，進(jìn)而計(jì)算出功率因數(shù)。
[0021]同時(shí)要強(qiáng)調(diào)的是，本說(shuō)明書選取并具體描述的實(shí)施例，是用于更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，因而，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是說(shuō)明性的，不限制該發(fā)明于所述的【具體實(shí)施方式】。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書的內(nèi)容，在【具體實(shí)施方式】上可作多樣的變化。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器與電網(wǎng)連接，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換器包括相互連接的磁平衡式互感器和單片機(jī)芯片，所述的單片機(jī)模塊包括依次連接的檢測(cè)電路、處理電路和抑制信號(hào)輸出電路，所述的檢測(cè)電路輸入端與磁平衡式互感器連接，所述的抑制信號(hào)輸出電路輸出端與磁平衡式互感器連接，所述的磁平衡式互感器與電網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述的磁平衡式互感器包括兩個(gè)，分別為第一磁平衡式互感器和第二磁平衡式互感器，所述的第一磁平衡式互感器的輸入端直接與電網(wǎng)連接，所述的第二磁平衡式互感器的輸入端通過電阻與電網(wǎng)連接，兩個(gè)磁平衡式互感器的輸出端均與檢測(cè)電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述的檢測(cè)電路包括電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路，所述的電流檢測(cè)電路與第一磁平衡式互感器連接，所述的電壓檢測(cè)電路與第二磁平衡式互感器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，每個(gè)磁平衡式互感器均包括三個(gè)繞組，分別為第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述的第一繞組與電網(wǎng)連接，所述的第二繞組與檢測(cè)電路連接，所述的第三繞組與抑制信號(hào)輸出電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述的處理電路對(duì)電信號(hào)的處理，包括計(jì)算得到電流、電壓、功率及功率因數(shù)值，并對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行FFT變換，計(jì)算出各次諧波含量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于單片機(jī)及磁平衡式互感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器與電網(wǎng)連接，所述的轉(zhuǎn)換器包括相互連接的磁平衡式互感器和單片機(jī)芯片，所述的單片機(jī)模塊包括依次連接的檢測(cè)電路、處理電路和抑制信號(hào)輸出電路，所述的檢測(cè)電路輸入端與磁平衡式互感器連接，所述的抑制信號(hào)輸出電路輸出端與磁平衡式互感器連接，所述的磁平衡式互感器與電網(wǎng)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需添加外設(shè)AD轉(zhuǎn)換裝置，將磁平衡式互感器直接與單片機(jī)控制芯片互連；通過磁平衡式互感器與單片機(jī)控制芯片的低功耗、低成本以及強(qiáng)大的處理功能與控制功能，提高檢測(cè)精度，監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量。
【IPC分類】G01R21-133
【公開號(hào)】CN104655924
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510055902
【發(fā)明人】殳國(guó)華, 陳敏捷, 周平, 李丹, 張士文
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司, 上海交通大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日