基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電量數字化轉換器，尤其是涉及一種基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器。
【背景技術】
[0002]自人類進入電氣時代開始，電能量作為經濟、清潔又易于利用的能源極大地推動了工業產業和社會科技的發展。在電能滿足基本的人民生活、工業生產的同時，人們開始更加注重電能供應的可靠性、安全性和優質性。不良的電能質量會損壞供、用電設備的電氣性能，其運行效率、安全性和使用壽命都將下降，導致電力系統的電能損耗增加，工業生產效率、產品質量下降。還有可能威脅到繼電保護、通信裝置的可靠性，成為電力系統安全的隱患。因此電能質量問題關乎電力工業的可持續發展、社會經濟的總體效益，而解決的前提是對其各參數指標進行有效的分析和監測。與此同時，諸如單片機、FPGA、DSP等微控制器科技迅猛發展，使得電能質量在檢測、監控和分析等方面得到了提高，進而有利于發現用戶供電的問題與規律，改善電能質量。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高測量精度的基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器。
[0004]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0005]一種基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器，該轉換器與電網連接，其特征在于，所述的轉換器包括相互連接的磁平衡式互感器和單片機芯片，所述的單片機模塊包括依次連接的檢測電路、處理電路和抑制信號輸出電路，所述的檢測電路輸入端與磁平衡式互感器連接，所述的抑制信號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連接。
[0006]所述的磁平衡式互感器包括兩個，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連接，兩個磁平衡式互感器的輸出端均與檢測電路連接。
[0007]所述的檢測電路包括電流檢測電路和電壓檢測電路，所述的電流檢測電路與第一磁平衡式互感器連接，所述的電壓檢測電路與第二磁平衡式互感器連接。
[0008]每個磁平衡式互感器均包括三個繞組，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連接，所述的第二繞組與檢測電路連接，所述的第三繞組與抑制信號輸出電路連接。
[0009]所述的處理電路對電信號的處理，包括；計算得到電流、電壓、功率及功率因數值，并對采集的信號進行FFT變換，計算出各次諧波含量。
[0010]與現有技術相比，本發明設計合理，結構簡單，無需添加外設AD轉換裝置，將磁平衡式互感器直接與單片機控制芯片互連；通過磁平衡式互感器與單片機控制芯片的低功耗、低成本以及強大的處理功能與控制功能，提高檢測精度，監測電能質量。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明結構示意圖
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0013]實施例
[0014]電網中的信號電壓都是220V/380V電壓或是更高，利用現有的電子裝置進行測量，較難進行直接測量，可以利用繞組線圈感應電流將電網信號變為可測的電流信號傳送到裝置中。本發明采用磁平衡式互感器。將電網信號接入到磁平衡式互感器的原邊線圈，通過產生的感應電流接入到單片機芯片，完成對電流信號的檢測；將電網電壓信號通過串聯一個電阻R轉變為電流信號后，同樣通過一個磁平衡式互感器可測得具體大小。
[0015]如圖1所示，本發明電量數字化轉換器，包括相互連接的磁平衡式互感器和單片機模塊芯片3，所述的單片機芯片3包括依次連接的檢測電路、處理電路33和抑制信號輸出電路34，所述的檢測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連接。
[0016]所述的磁平衡式互感器包括兩個，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連接，兩個磁平衡式互感器的輸出端均與檢測電路連接。
[0017]所述的檢測電路包括電流檢測電路31和電壓檢測電路32，所述的電流檢測電路31與第一磁平衡式互感器I連接，所述的電壓檢測電路32與第二磁平衡式互感器2連接。
[0018]每個磁平衡式互感器均包括三個繞組，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連接，所述的第二繞組與檢測電路連接，所述的第三繞組與抑制信號輸出電路連接。
[0019]圖1中第一磁平衡式互感器I用于電流檢測，設三線圈匝數分別為n1Q、nn、n12;第二磁平衡式互感器2用于電壓檢測，設其設三線圈匝數分別為η2(ι、η21、η22。將兩磁平衡式互感器的第二繞組與單片機控制芯片相連，檢測感應電流大小h、i2。根據感應電流h、“大小，調整單片機芯片輸出的抑制電流信號i3、i4，讓第三繞組線圈在聚磁環中產生的磁場與第一、第二線圈的所產生的磁場相互抵消，從而使h、“為O。
[0020]利用單片機實現對電信號的采集和處理，通過軟件編程，對各個環節進行時序控制和計算、傳輸處理，并計算得到電流、電壓、有功功率等參數值。運用FFT、Hi Ibert算法計算出各次諧波含量、無功功率，進而計算出功率因數。
[0021]同時要強調的是，本說明書選取并具體描述的實施例，是用于更好地解釋本發明的原理和實際應用，因而，本發明優選實施例只是說明性的，不限制該發明于所述的【具體實施方式】。顯然，根據本說明書的內容，在【具體實施方式】上可作多樣的變化。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【主權項】
1.一種基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器，該轉換器與電網連接，其特征在于，所述的轉換器包括相互連接的磁平衡式互感器和單片機芯片，所述的單片機模塊包括依次連接的檢測電路、處理電路和抑制信號輸出電路，所述的檢測電路輸入端與磁平衡式互感器連接，所述的抑制信號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連接。
2.根據權利要求1所述的一種基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器，其特征在于，所述的磁平衡式互感器包括兩個，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連接，兩個磁平衡式互感器的輸出端均與檢測電路連接。
3.根據權利要求2所述的一種基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器，其特征在于，所述的檢測電路包括電流檢測電路和電壓檢測電路，所述的電流檢測電路與第一磁平衡式互感器連接，所述的電壓檢測電路與第二磁平衡式互感器連接。
4.根據權利要求2所述的一種基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器，其特征在于，每個磁平衡式互感器均包括三個繞組，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連接，所述的第二繞組與檢測電路連接，所述的第三繞組與抑制信號輸出電路連接。
5.根據權利要求1所述的一種基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器，其特征在于，所述的處理電路對電信號的處理，包括計算得到電流、電壓、功率及功率因數值，并對采集的信號進行FFT變換，計算出各次諧波含量。
【專利摘要】本發明涉及一種基于單片機及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器，該轉換器與電網連接，所述的轉換器包括相互連接的磁平衡式互感器和單片機芯片，所述的單片機模塊包括依次連接的檢測電路、處理電路和抑制信號輸出電路，所述的檢測電路輸入端與磁平衡式互感器連接，所述的抑制信號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連接。與現有技術相比，本發明具有設計合理、結構簡單，無需添加外設AD轉換裝置，將磁平衡式互感器直接與單片機控制芯片互連；通過磁平衡式互感器與單片機控制芯片的低功耗、低成本以及強大的處理功能與控制功能，提高檢測精度，監測電能質量。
【IPC分類】G01R21-133
【公開號】CN104655924
【申請號】CN201510055902
【發明人】殳國華, 陳敏捷, 周平, 李丹, 張士文
【申請人】國家電網公司, 國網浙江省電力公司, 上海交通大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月3日