專利名稱：智能電力諧波分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型為一種智能電力諧波分析儀，是一種對電力系統(tǒng)中的頻率成分和干擾信號進行分析、測量的儀器。
在電力系統(tǒng)中有許多負載在其運行中會產生諧波，如變頻器、變頻空調器、節(jié)能燈、鎮(zhèn)流器等，這些諧波會對整個電力系統(tǒng)產生影響，即產生干擾或者說是污染。因此，目前對各種電器產品質量進行檢驗時往往要檢驗其產生諧波大小的情況。在測量時要求取樣精確，頻帶寬、速度快、范圍大、運算能力強，而以往的測量分析沒有專用設備，需要多種復雜精密的儀器(如示波器、頻譜儀、頻率計等)組合、連接，并要對大量數(shù)據計算分析，才能得出數(shù)據和圖形。要達到上述要求費用昂貴，煩瑣，工作難度大，有極大的局限性。
本實用新型是為了實現(xiàn)對干擾揩波的測試及監(jiān)視而設計的一種成本較低、操作簡單、速度快、運算能力強的智能電力諧波分析儀。
本實用新型包括至少一組電壓及電流采樣電路，電壓采樣電路的輸出端、電流采樣電路通過交電流信號轉換為電壓信號的調理電路與各自的選擇開關連接，選擇開關的輸出端經A/D轉換電路接采樣保持電路和CPU，CPU的各條控制線分別接采樣保持電路、選擇開關及A/D轉換電路的控制端。
本實用新型利用了現(xiàn)代的微控制器技術。它首先利用采樣電路取得電壓和電流信號，將電路信號經調理電路轉換為能進行A/D轉換的電壓信號，上述的信號可為一組或一個。當只有一個電壓信號和一個電流信號時將其直接送至A/D轉換電路然后經采樣保持電路存儲，這些信號送CPU處理后由顯示器等輸出。CPU的控制線控制由采樣保持電路存儲的信號輸送給CPU的時間。如果有一組采樣電路，應在采樣電路與A/D轉換電路之間加裝選擇開關，選擇開關、采樣保持電路及A/D轉換電路由CPU進行時序及地址控制，對不同采樣電路取得的信號選通，從而進行分時處理。CPU通過并行或串行連接電纜連接PC機，PC機完成數(shù)據二次處理、運算，并顯示更加直觀的波形和表格，完成打印、存檔功能。
為避免采樣電路取得的信號中有雜波，可在采樣保持電路與CPU之間有抗干擾電路。而抗干擾電路可為接于各路數(shù)據線中的一組光電耦合芯片。
而為保證CPU輸出的信號不受雜波干擾，本實用新型在CPU的控制線與采樣保持電路、選擇開關、A/D轉換電路之間也安裝了抗干擾電路。同時，這里的抗干擾電路也可采用一組光電耦合芯片。
在本實用新型中，每個信號調理電路可為下列形式它包括四個運放集成塊，其中，F(xiàn)1、F2的負極通過一電阻連接，并分別通過電阻R108和R110接各自的輸出端；F1的輸出端通過R105接F3的負極，并通過電阻R106接F3的輸出端及F4的正極；F2的輸出端通過R111接F3的正極，并通過R112接地；F4的負極通過電阻R113接地，并通過R114接F4的輸出端；F3、F4的輸出端分別通過電阻R107和R109接選擇開關的兩個輸入端。
而本實用新型地址信號的產生采用了下列電路CPU的兩條控制信號線通過兩個4040集成塊IC109、IC110接采樣保持電路的地址線；其中一條控制線接兩個4040集成塊的第11腳，另一控制線接IC110的第10腳，IC110的第1腳接IC109的第10腳。
此外，為保護本實用新型中的各部分電路，防止采樣得到強信號的沖擊，在本實用新型的電壓采樣電路、電流采樣電路經信號調理電路后還加裝了限幅電路分別有限幅電路，每個限幅電路由正反接的兩個穩(wěn)壓管組成。
為了采樣精確，采樣電路一般為電阻采樣電路，以便提高采樣精度和采樣信號的帶寬以利于對信號進行頻譜分析。
為了兼顧測量低頻信號，可另外設置一個輔助采樣電路，它包括由電壓互感器及電流互感器構成的采樣電路，各采樣電路的輸出端接限幅電路，再依次經過采樣保持電路、A/D轉換接輔助CPU，輔助CPU的數(shù)據端口及控制端口與CPU連接。在輔助采樣電路中采用普通互感器的形式，它利于提高低頻測量數(shù)據的刷新速度，采樣速度較快，能夠對前面的采樣數(shù)據進行補充。
以下結合附圖對本實用新型的實施例做詳細說明。
圖1為本實用新型實施例的方框圖；圖2為圖1中電阻采樣電路、調理電路、選擇開關、限幅電路、A/D轉換電路的線路圖；圖3為圖1中采樣保持電路及輸入抗干擾電路的線路圖；圖4為圖1中輸出抗干擾電路、控制線路、CPU及其輸出部分的線路圖；圖5為圖1中以輔助CPU為核心的輔助采樣電路的線路圖；如圖1所示，本實施例由主采樣及其信號處理電路以及輔助采樣及信號處理電路組成。其中，主采樣電路包括兩個電壓采樣電路和兩個電流采樣電路，它們均采用電阻采樣的結構形式。由圖2可以看出，每一個電流采樣電路的輸出端接其調理電路，該電路由四個運放集成塊組成F1、F2的負極通過一電阻連接，并分別通過電阻R108和R110接各自的輸出端；F1的輸出端通過R105接F3的負極，并通過電阻R106接F3的輸出端及F4的正極；F2的輸出端通過R111接F3的正極，并通過R112接地；F4的負極通過電阻R113接地，并通過R114接F4的輸出端；F3、F4的輸出端分別通過電阻R107和R109接選擇開關的兩個輸入端。電壓采樣電路的輸出端及各調理電路的輸出端接選擇開關集成塊4052，由它對電壓采樣信號及電流采樣信號分別進行選擇，其輸出端輸出被選擇的一個電壓信號和一個反映電流信號情況的電壓信號。集成塊4052的輸出端經穩(wěn)壓管D1-D4限幅后與A/D轉換電路的輸入端連接，A/D轉換電路的輸出端存儲器和鎖存器即采樣保持電路。如圖3所示，采樣保持電路的每條信號輸出線經過一個光電耦合芯片進行抗干擾處理后接CPU的數(shù)據輸入端。如圖4所示，CPU的輸出電路一般CPU的輸出相同，如其顯示電路、打印端口等，這里不再贅述。CPU的兩條控制信號線通過兩個4040集成塊IC109、IC110接采樣保持電路的地址線其中一條控制線接兩個4040集成塊的第11腳，另一控制線接IC110的第10腳，IC110的第1腳接IC109的第10腳。如圖5所示，輔助采樣及信號處理電路包括三個電壓互感器和三個電流互感器，它們分別用于電壓采樣和電流采樣，它們分別通過限幅電路接各自的LM398集成塊用于采樣保持，各集成塊的輸出端接帶有A/D轉換電路的中央控制器集成塊，該CPU為輔助CPU，輔助CPU的數(shù)據線接CPU的數(shù)據輸入端口，CPU的控制信號輸出端接輔助CPU的控制端口。CPU通過并行或串行連接電纜連接PC機，PC機完成數(shù)據二次處理、運算，并顯示更加直觀的波形和表格，完成打印、存檔功能。
權利要求1.一種智能電力諧波分析儀，其特征是它包括至少一組電壓及電流采樣電路，電壓采樣電路的輸出端、電流采樣電路通過交電流信號轉換為電壓信號的調理電路與各自的選擇開關連接，選擇開關的輸出端經A/D轉換電路接采樣保持電路和CPU，CPU的各條控制線分別接采樣保持電路、選擇開關及A/D轉換電路的控制端。
2.根據權利要求1所述的智能電力諧波分析儀，其特征是采樣保持電路與CPU之間有抗干擾電路。
3.根據權利要求2所述的智能電力諧波分析儀，其特征是所說的抗干擾電路為接于各路數(shù)據線中的一組光電耦合芯片。
4.根據權利要求1或2或3所述的智能電力諧波分析儀，其特征是CPU的控制線與采樣保持電路、選擇開關、A/D轉換電路之間有抗干擾電路。
5.根據權利要求4所述的智能電力諧波分析儀，其特征是所說的抗干擾電路為一組光電耦合芯片。
6.根據權利要求1或2或3所述的智能電力諧波分析儀，其特征是所說的采樣電路為電阻采樣電路。
7.根據權利要求1或2或3所述的智能電力諧波分析儀，其特征是每個信號調理電路包括四個運放集成塊，其中，F(xiàn)1、F2的負極通過一電阻連接，并分別通過電阻R108和R110接各自的輸出端；F1的輸出端通過R105接F3的負極，并通過電阻R106接F3的輸出端及F4的正極；F2的輸出端通過R111接F3的正極，并通過R112接地；F4的負極通過電阻R113接地，并通過R114接F4的輸出端；F3、F4的輸出端分別通過電阻R107和R109接選擇開關的兩個輸入端。
8.根據權利要求1或2或3所述的智能電力諧波分析儀，其特征是CPU的兩條控制信號線通過兩個4040集成塊IC109、IC110接采樣保持電路的地址線其中一條控制線接兩個4040集成塊的第11腳，另一控制線接IC110的第10腳，IC110的第1腳接IC109的第10腳。
9.根據權利要求1或2或3所述的智能電力諧波分析儀，其特征是電壓采樣電路、電流采樣電路經信號調理電路后分別有限幅電路，每個限幅電路由正反接的兩個穩(wěn)壓管組成。
10.根據權利要求1或2或3所述的智能電力諧波分析儀，其特征是有一個輔助采樣電路，它包括由電壓互感器及電流互感器構成的采樣電路，各采樣電路的輸出端接限幅電路，再依次經過采樣保持電路、A/D轉換接輔助CPU，輔助CPU的數(shù)據端口及控制端口與CPU連接。
專利摘要本實用新型為一種智能電力諧波分析儀,是一種對電力系統(tǒng)中的頻率成分和干擾信號進行分析、測量的儀器。它包括至少一組電壓及電流采樣電路,電壓采樣電路的輸出端、電流采樣電路通過交電流信號轉換為電壓信號的調理電路與各自的選擇開關連接,選擇開關的輸出端經A/D轉換電路接采樣保持電路和CPU,CPU的各條控制線分別接采樣保持電路、選擇開關及A/D轉換電路的控制端。本實用新型利用了現(xiàn)代的微控制器技術,通過并行或串行連接電纜連接PC機,PC機完成數(shù)據二次處理、運算,并顯示更加直觀的波形和表格,完成打印、存檔功能。
文檔編號G01R29/00GK2385341SQ99220250
公開日2000年6月28日 申請日期1999年3月24日 優(yōu)先權日1999年3月24日
發(fā)明者李輝 申請人:山東艾諾儀器有限公司