專利名稱：電能質(zhì)量監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)控裝置，特別涉及一種運(yùn)用于三相交流電的電能質(zhì)量 監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)生產(chǎn)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在鋼鐵、冶金、石油、化工等 工業(yè)領(lǐng)域，電氣設(shè)備、電力電子變換裝置日益普及，變頻裝置、整流裝置等非 線性負(fù)荷的接入，給電網(wǎng)注入了大量的電力諧波。電力諧波干擾導(dǎo)致電氣設(shè)備 異常和事故有逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，電力系統(tǒng)諧波已成為威脅電力系統(tǒng)和其它用電 負(fù)荷安全運(yùn)行的"電力公害"。
目前電力的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是測(cè)量電流、電壓的有效值，而無(wú)法顯示電流的 波形、頻譜圖、電能質(zhì)量重點(diǎn)參數(shù)的報(bào)表以及各高次諧波電流的含有率等；同 時(shí)需要對(duì)電能質(zhì)量改善前后的電流進(jìn)行對(duì)比分析，從而對(duì)電能質(zhì)量改善裝置的 運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，能夠測(cè)量三相電壓的有效 值，也能測(cè)量三相電壓的頻率、周期及三相電流的波形、頻譜等數(shù)據(jù)。 上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，包括三相電壓輸入端、改善前的三相電流輸入端、 與所述三相電壓輸入端連接的三相電壓有效值測(cè)量電路，還包括第一放大濾 波電路，設(shè)置在三相電壓輸入端與主控芯片之間，對(duì)三相電壓采樣信號(hào)進(jìn)行放 大及濾波處理，生成與A、 B、 C三相電壓信號(hào)分別同步的電壓同步信號(hào)，并輸 入給主控芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)電流信號(hào)采集的同步信號(hào)；第二放大濾波電 路，設(shè)置在改善前的三相電流輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間，對(duì)改善前的三相電 流采樣信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理，并輸入給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將
4來(lái)自第二放大濾波電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；主控芯片，接收所述三相電壓 有效值、電壓同步信號(hào)，根據(jù)電壓同步信號(hào)同步控制模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 的處理；存儲(chǔ)芯片，用于存儲(chǔ)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；譯碼器，輔助主控芯片控制模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片和對(duì)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)分配存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)單元；第一通訊芯片，用于實(shí) 現(xiàn)主控芯片與上位機(jī)的通訊；及上位機(jī)，用于處理接收到的數(shù)據(jù)并顯示數(shù)據(jù)及 電流的波形。
由上述方案可知，本實(shí)用新型通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)三相電流進(jìn)行同步采集 和轉(zhuǎn)換、譯碼器配合主控芯片把大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存到存儲(chǔ)芯片、主控芯片利用 傅立葉變換算法對(duì)采樣的數(shù)據(jù)數(shù)字進(jìn)行頻譜分析，從而計(jì)算三相電流的基波以 及各次諧波等，并通過(guò)上位機(jī)來(lái)顯示電流的波形以及數(shù)據(jù)等。
為了使本實(shí)用新型能對(duì)電能質(zhì)量改善前后的電流進(jìn)行對(duì)比分析，從而對(duì)電 能質(zhì)量改善裝置的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案是，還包括 改善后的三相電流輸入端；第四放大濾波電路，設(shè)置在改善后的三相電流輸入 端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間，對(duì)改善后的三相電流采樣信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理， 并輸入給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片；及第二通訊芯片，連接主控芯片與上位機(jī)，用于把對(duì) 改善后的三相電流信號(hào)進(jìn)行處理得出的數(shù)據(jù)及所述電壓有效值傳給上位機(jī)。該 方案通過(guò)設(shè)置對(duì)改善后的三相電流的采集及處理，能讓工作人員更好了解電能 質(zhì)量的改善情況以及對(duì)電能質(zhì)量改善裝置的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控。
所述電壓電路具體包括與所述三相電壓輸入端依次連接的第四放大濾波電 路、用于計(jì)算電壓有效值的電能測(cè)試芯片。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步方案是，所述電能測(cè)試芯片與所述主控芯片之間 采用SPI通訊線連接。
所述譯碼器具體為一復(fù)雜可編程邏輯器件。
所述通訊芯片具體為MAX485芯片。


圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例提供的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置包括改善前的三相電流輸入 端、改善后的三相電流輸入端、三相電壓輸入端、四個(gè)放大濾波電路、電能測(cè) 試芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、譯碼器、主控芯片、存儲(chǔ)芯片、第一通訊芯片、第二 通訊芯片；其中，第一放大濾波電路設(shè)置在三相電壓輸入端與主控芯片之間，
第二放大濾波電路設(shè)置在改善前的三相電流輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間，第三 放大濾波電路設(shè)置在改善后的三相電流輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間，第四放大
濾波電路與電能測(cè)試芯片組成三相電壓有效值測(cè)量電路，通訊芯片為MAX485 芯片，譯碼器為可編程邏輯器件，主控芯片為TMS320F28335。
由于本實(shí)用新型在實(shí)施中，需要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，因此通過(guò)設(shè)置譯碼器配 合主控芯片分配存儲(chǔ)芯片的地址，可以很好解決大量的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
本實(shí)用新型的工作原理與過(guò)程
對(duì)電能質(zhì)量的改善前后的A、 B、 C三相電流信號(hào)共六路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)電流 傳感器進(jìn)行采樣，然后經(jīng)過(guò)放大濾波電路處理后進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7892，模 數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7892對(duì)六路電流信號(hào)進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，再送入主控 心片。
A、 B、 C三相電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)第四放大濾波電路處理后經(jīng)過(guò)電能測(cè)試芯片 ADE7758得出電壓的有效值，主控芯片TMS320F28335通過(guò)其SPI串行通訊接 口實(shí)時(shí)讀取電壓的有效值。
此時(shí)，A、 B、 C三相電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)第一放大濾波電路處理，產(chǎn)生和電壓頻 率相同的方波進(jìn)入主控芯片TMS320F28335的外部中斷引腳，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯 片AD7892對(duì)電流信號(hào)采集的同步信號(hào)，同步信號(hào)包括與A、 B、 C三相電壓信 號(hào)分別同步的同步信號(hào)，主控芯片TMS320F28335在每一相同步信號(hào)的每個(gè)上 升沿時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷，并開(kāi)始控制模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7892對(duì)對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)進(jìn) 行采集，以實(shí)現(xiàn)電流的采集與電壓同步，例如，根據(jù)A相電壓的同步信號(hào)控制 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)A相電流進(jìn)行采集；主控芯片TMS320F28335并啟動(dòng)其內(nèi)部的 定時(shí)器，對(duì)每一相同步信號(hào)的兩次相鄰中斷的時(shí)間間隔計(jì)時(shí)，依次可以計(jì)算出 電壓的頻率和周期；主控芯片TMS320F28335通過(guò)譯碼器發(fā)出片選信號(hào)，從而 選中模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，主控芯片TMS320F28335啟動(dòng)其內(nèi)部的PWM (脈寬調(diào)制) 功能，在每一相的每個(gè)電壓周期(即兩次相鄰中斷的時(shí)間間隔)內(nèi)產(chǎn)生512個(gè)脈沖，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7892的采樣控制信號(hào)，也就是說(shuō)，在每一相的每 個(gè)電壓周期內(nèi)，對(duì)每一相的兩路電流信號(hào)分別進(jìn)行采樣512個(gè)點(diǎn)；每次模數(shù)轉(zhuǎn) 換完成后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，此脈沖就會(huì)觸發(fā)主控芯片，主控芯片就會(huì)把相應(yīng)的 地址代碼給譯碼器，譯碼器將地址代碼轉(zhuǎn)換成地址有效信號(hào)，從而選中存儲(chǔ)芯 片的存儲(chǔ)單元，主控芯片就從模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片取出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存入該存儲(chǔ)單元；主 控芯片對(duì)采集到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換計(jì)算，求出每一路電流的基波、3次 到25次的諧波等數(shù)據(jù)；主控芯片通過(guò)其異步通訊接口 SCI與兩個(gè)MAX485芯片 連接，進(jìn)而與上位機(jī)通訊，上位機(jī)可以是PC機(jī)，主控芯片接到上位機(jī)的命令后， 將處理完后的數(shù)據(jù)按照電能質(zhì)量改善的前后，分別通過(guò)兩個(gè)MAX485芯片傳給 上位機(jī)，以便于上位機(jī)對(duì)電流電壓信號(hào)進(jìn)行處理分析，用戶可以通過(guò)上位機(jī)可 了解到電壓的有效值和頻率、改善前后的電流的波形和數(shù)據(jù)、各高次諧波電流 的含有率等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量改善裝置與用電設(shè)備的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控。
本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施例，基于上述實(shí)施例的、未做出創(chuàng)造性勞動(dòng) 的簡(jiǎn)單替換，應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型揭露的范圍。
權(quán)利要求1、一種電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，包括三相電壓輸入端、改善前的三相電流輸入端、與所述三相電壓輸入端連接的三相電壓有效值測(cè)量電路，其特征在于，還包括第一放大濾波電路，設(shè)置在三相電壓輸入端與主控芯片之間，對(duì)三相電壓采樣信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理，生成與A、B、C三相電壓信號(hào)分別同步的電壓同步信號(hào)，并輸入給主控芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)電流信號(hào)采集的同步信號(hào)；第二放大濾波電路，設(shè)置在改善前的三相電流輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間，對(duì)改善前的三相電流采樣信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理，并輸入給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將來(lái)自第二放大濾波電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；主控芯片，接收所述三相電壓有效值、電壓同步信號(hào)，根據(jù)電壓同步信號(hào)同步控制模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的處理；存儲(chǔ)芯片，用于存儲(chǔ)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；譯碼器，輔助主控芯片控制模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和對(duì)所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)分配存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)單元；第一通訊芯片，用于實(shí)現(xiàn)主控芯片與上位機(jī)的通訊；及上位機(jī)，用于處理接收到的數(shù)據(jù)并顯示數(shù)據(jù)及電流的波形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括改善后的三相電流輸入端；第三放大濾波電路，設(shè)置在改善后的三相電流輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之間，對(duì)改善后的三相電流采樣信號(hào)進(jìn)行放大及濾波處理，并輸入給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片；及第二通訊芯片，連接主控芯片與上位機(jī)，用于把對(duì)改善后的三相電流信號(hào)進(jìn)行處理得出的數(shù)據(jù)及所述電壓有效值傳給上位機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述三相電壓有效值測(cè)量電路包括依次連接的第四放大濾波電路、用于計(jì)算電壓有效值的電能測(cè)試芯片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述電能測(cè)試芯片與所述主控芯片之間采用SPI通訊線連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述譯碼器為可編程邏輯器件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述主控芯片為TMS320F28335。
7、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述通訊芯片為MAX485芯片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，包括三相電壓輸入端、改善前的三相電流輸入端、與三相電壓輸入端連接的測(cè)量三相電壓有效值測(cè)量電路、第一放大濾波電路、第二放大濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、主控芯片、存儲(chǔ)芯片、譯碼器、第一通訊芯片、上位機(jī)。本實(shí)用新型通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)三相電流進(jìn)行同步采集和轉(zhuǎn)換、譯碼器配合主控芯片把大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存到存儲(chǔ)芯片、主控芯片利用傅立葉變換算法對(duì)采樣的數(shù)據(jù)數(shù)字進(jìn)行頻譜分析，從而計(jì)算三相電流的基波以及各次諧波等，并通過(guò)上位機(jī)來(lái)顯示電流的波形以及數(shù)據(jù)等。本實(shí)用新型還可以實(shí)現(xiàn)電能改善前后的電流對(duì)比分析，從而使工作人員了解電能質(zhì)量的改善情況。
文檔編號(hào)G05B19/048GK201387550SQ200920055110
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者張晨昊, 王應(yīng)亮, 譚東旭 申請(qǐng)人:諾比節(jié)能科技(珠海)有限公司