专利名称：具有自适应功能的检测三相交流电压、电流装置及方法
技术领域：
本发明涉及电力、电子技术领域，特别是提供了一种具有自适应功能的检测三相交流电压、电流装置及方法，适用于大功率变流器及与电力相关的三相交流电压、电流检测。
背景技术：
随着电力电子、智能电网、新能源等技术的发展，对三相电网电压、电流的检测的准确性、实时性等提出了更高的要求。在电力电子领域，大功率整流器、大功率光伏逆变器等要实现高性能的控制、更好的控制电能质量、输出更小的谐波电流，首先要保证三相电压、电流的检测精度、准确性。 随着智能电网和新能源技术的发展，工业电网的电能质量控制、谐波控制、潮流计算等技术成为研究的热点，所有这些技术的基础是对电网三相电压、电流的准确检测。目前的测量装置针对不同的测量对象，不同的电压、电流范围，在调整硬件放大系数的同时，还要调整软件，软件要知道准确的放大系数，并且放大系数的误差直接导致测量误差。针对电力电子、智能电网、新能源等领域的共性问题，设计了具有自适应功能的三相交流电压、电流检测装置，本装置可以根据不同的电压、电流范围，简单的调整硬件系统，而不用修改软件，利用校准方法，能实现对电压、电流的精确测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有自适应功能的检测三相交流电压、电流装置及方法。具有精度高、可同时采集三相交流电压、电流的优点，并且具有自动校准等功能。本发明包括三相交流电压检测电路I、电压检测模拟开关电路2、电压检测放大滤波电路3、三相交流电流检测电路4、电流检测模拟开关电路5、电流检测放大滤波电路6、模拟量采集电路7、主控制芯片电路8、电压基准源电路9、系统复位电路10、电源管理电路11。其中三相交流电压检测电路I与电压检测模拟开关2相连，电压基准源电路9与电压检测模拟开关2相连，主控制芯片电路8通过发出控制信号选择三相交流电压信号I还是电压基准源信号9输出到电压检测放大滤波电路3。三相交流电流检测电路4与电流检测模拟开关5相连，电压基准源电路9与电流检测模拟开关5相连，主控制芯片电路8通过发出控制信号选择三相交流电流信号4还是电压基准源信号9输出到电流检测放大滤波电路6。电压检测放大滤波电路3与电流检测放大滤波电路6分别与模拟量采集电路7相连，将三相交流电压、电流信号放大滤波后，送到AD采集芯片。模拟量采集电路7还与电压基准源电路9相连，电压基准源电路9为模拟采集电路7提供电压基准。模拟量采集电路7与主控制芯片电路8相连，主控制芯片通过IO控制模拟量的采集过程，同时通过数据总线读取AD采集的数据。系统复位电路10与主控制芯片电路8相连，系统复位电路10为主控制芯片电路提供上电复位和手动复位。电源管理芯片电路同时供电给三相交流电压检测电路I、电压检测模拟开关 电路2、电压检测放大滤波电路3、三相交流电流检测电路4、电流检测模拟开关电路5、电流检测放大滤波电路6、模拟量采集电路7、主控制芯片电路8、电压基准源电路9、系统复位电路10。所述的三相交流电压检测电路I，包括A相、B相、C相检测电路，三相检测电路结构相同，以A相为例包括3个电阻和一个电压霍尔传感器。通过电阻将交流电压变成电流信号，接到电压霍尔传感器，电压霍尔传感器输出电流信号通过电阻变成电压信号。B相、C相检测电路与A相相同，电压霍尔传感器供电电压为±15V。所述的电压检测模拟开关电路2，由I个模拟开关芯片12构成，模拟开关芯片包括三个通道，每个通道一个二选一模拟开关，由一个控制信号选择。三个通道分别接三相电压检测信号的A相、B相、C相。以A相为例，模拟开关的第一通道，模拟开关的第I个输入端接电网电压信号，模拟开关第2个输入端接基准电压，模拟开关输出接放大滤波电路，通过模拟开关切换，分别测量电网电压信号和基准电压信号。B相、C相与A相原理相同，模拟开关的供电电压为±5V。 所述的电压检测放大滤波电路3，由A相电压放大滤波电路13、B相电压放大滤波电路14、C相电压放大滤波电路15组成，三个电压放大滤波电路结构相同。以A相放大滤波电路13为例，由差分输入电路，正向放大电路，二阶滤波电路组成。B相、C相电路结构与A相相同。所述的三相交流电流检测电路4，包括A相、B相和C相电流检测电路，每相电流检测电路由电流霍尔及外围电路构成，三相电路结构相同。以A相为例，包括电流霍尔和采样电阻，电流霍尔将电网的电流转换成弱的电流信号，电流霍尔输出的弱电流信号经过采样电阻变成电压信号。B相、C相电路结构与A相相同，电流霍尔传感器供电电压±15V。所述的电流检测模拟开关电路5，由模拟开关芯片16构成。模拟开关芯片16包括三个通道，每个通道有一个二选一模拟开关电路。三个通道分别接三相电流检测信号的A相、B相、C相。以A相为例，电网电流信号接模拟开关第一通道第I个输入接口，基准电压接模拟开关第一通道的第2个输入接口，模拟开关输出接放大滤波电路，通过模拟开关切换，分别测量电网电流信号和基准电压信号。B相、C相与A相原理相同。所述的电流检测放大滤波电路6，由A相电流检测放大滤波电路17、B相电流检测放大滤波电路18、C相电流检测放大滤波电路19组成，三个电路结构相同。以A相放大滤波电路17为例，由差分输入电路，正向放大电路，二阶滤波电路组成。B相、C相电路结构与A相相同。所述的模拟量采集电路7，由AD采集芯片及外围电阻、电容构成。AD采集芯片由8个输入通道，可同时开始采集，采集芯片采用外部高精度基准源，模拟量的输入范围在-10疒10V，AD芯片与主控制芯片电路8采用并行接口读取数据。所述的主控制芯片电路8，由DSP芯片、晶体振荡器、滤波电容、上拉电阻构成。DSP芯片控制模拟开关，AD采集芯片，并通过并行接口读取AD采集数据。晶体振荡器为DSP提供时钟。所述的系统复位电路10，由I个复位芯片、5个电阻和I个按键构成,通过按动按键可使系统复位；电路的电压跌落也会使系统复位。所述的电压基准源电路9，由基准源芯片、放大器及电阻构成。基准源芯片输出基准电压2. 5V，2个电阻分压输出电压I. 25V，1. 25V电压通过一个放大器输出I. 25V基准电压。所述的电源管理电路11包括24V/±15V电路20、24V/5V电路21、+15V/+5V电路22、-15V/-5V 电路 23、5V/3. 3V 电路 24、5V/1. 9V 电路 25。其中 24V/±15V 电路 20 由 7 个滤波电容与一个DC/DC电源组成，给模拟电路和霍尔传感器供电。24V/5V电路21由2个滤波电容与一个DC/DC电源组成，给数字电路供电。+15V/+5V电路22由2个滤波电容与一个电源芯片组成，给模拟开关芯片、AD采集芯片和基准源芯片供电。-15V/-5V电路23由2个滤波电容与一个电源芯片组成，给模拟开关芯片供电。5V/3. 3V电路24由4个滤波电容与一个电源芯片组成，给主控制器芯片供电。5V/1.9V电路25由4个滤波电容、2个电阻和一个电源芯片组成，给主控制器芯片供电。使用所述装置的测量方法为(I)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电压测量电路的模拟开关接通2. 5V 基准源V2.5V，通过放大滤波、通过AD采集电路，DSP获取数字量DUaMf、Dubref, Ducref0(2)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电流测量电路的模拟开关接通
I.25V 基准源 V1.25V，通过 AD 采集，DSP 获取数字量 Dlmef、Dltoef、Dlcref0(3)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电压测量电路的模拟开关接通三相交流电压信号vua、Vub, Vuc,通过放大滤波、AD采集电路，DSP获取数字量DUa、Dub, Duc0(4)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电流测量电路的模拟开关接通三相交流电流信号via、VIb、Nlc’通过放大滤波、AD采集电路，DSP获取数字量DIa、DIb、Dlc.(5) AD采集电路采集第7模拟通道的OV电压，DSP获取数字量Dciv。(6)三相交流电压、三相交流电流的校准方法相同，通过一路电压信号说明校准方法、其它5路信号与之相同。以第I路电压信号为例，通过式(I)VUa/^2.5v _ (Dua ~~ Dciv)/ ( Duaref - Dciv)(I)通过式(I)可得出式(2)VUa - (DUa - Dov) / ( Duaref - Dov) * V2.5V (2)通过式(2 )可直接得到待测的电压VUa、Vuc, Vla, VIb、Vlc计算过程与此相同。(7)通过VUa、Vub, Vu。与电压霍尔原边电压的变比关系可直接得到三相交流电压。通过VIa、VIb、V1。与电流霍尔原边电流的变比关系可直接得到三相交流电流。计算过程中并没有考虑放大器的放大系数等问题，所以此方法可以实现放大系数的自适应，可以避免因放大电阻等电气元件的误差带来的测量误差，由于参考源的电压精度很高，所以可以使测量结果精确，并且能对电路放大系数自适应，根据实际需要调整电路的放大系数。
图I为本发明的整体电路结构图。其中，三相交流电压检测电路I、电压检测模拟开关电路2、电压检测放大滤波电路3、三相交流电流检测电路4、电流检测模拟开关电路5、电流检测放大滤波电路6、模拟量采集电路7、主控制芯片电路8、电压基准源电路9、系统复位电路10、电源管理电路11。图2为本发明的三相交流电压测量电路。
图3为本发明的三相电压模拟开关、放大滤波电路。其中，模拟开关芯片12、A相电压放大滤波电路13、B相电压放大滤波电路14、C相电压放大滤波电路15。图4为本发明的三相电流检测、模拟开关、放大滤波电路。模拟开关芯片16、A相电流检测放大滤波电路17、B相电流检测放大滤波电路18、C相电流检测放大滤波电路19。图5为本发明的模拟量采集电路。图6为本发明的主控制器芯片电路。图7为本发明的系统复位电路。图8为本发明的电压基准源电路。图9为本发明的电源管理电路。其中，24V/±15V电路20、24V/5V电路21、+15V/+5V 电路 22、-15V/-5V 电路 23、5V/3. 3V 电路 24、5V/1. 9V 电路 25。
具体实施例方式为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及实施例对本发明的技术方案及其相关原理进行详细说明。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明清楚的解释。本发明不限于下面提出的任何具体配置，而是在不脱离本发明精神的前提下覆盖了相关元件的任何修改、替换、改进。如图I所示，本发明包括三相交流电压检测电路I、电压检测模拟开关电路2、电压检测放大滤波电路3、三相交流电流检测电路4、电流检测模拟开关电路5、电流检测放大滤波电路6、模拟量采集电路7、主控制芯片电路8、电压基准源电路9、系统复位电路10、电源管理电路11。其中三相交流电压检测电路I与电压检测模拟开关2相连，电压基准源电路9与电压检测模拟开关2相连，主控制器8通过发出控制信号选择三相交流电压信号I还是电压基准源信号9输出到电压检测放大滤波电路3。三相交流电流检测电路4与电流检测模拟开关5相连，电压基准源电路9与电流检测模拟开关5相连，主控制器8通过发出控制信号选择三相交流电流信号4还是电压基准源信号9输出到电流检测放大滤波电路6。电压检测放大滤波电路3与电流检测放大滤波电路6分别于模拟量采集电路7相连，将三相交流电压、电流信号放大滤波后，送到AD采集芯片。模拟量采集电路7还与电压基准源电路9相连，电压基准源电路9为模拟采集电路7提供电压基准。模拟量采集电路7与主控制芯片电路8相连，主控制芯片通过IO控制模拟量的采集过程，同时通过数据总线读取AD采集的数据。系统复位电路10与主控制芯片电路8相连，系统复位电路10为主控制芯片电路提供上电复位和手动复位。电源管理芯片电路同时供电给三相交流电压检测电路I、电压检测模拟开关电路2、电压检测放大滤波电路3、三相交流电流检测电路4、电流检测模拟开关电路5、电流检测放大滤波电路6、模拟量采集电路7、主控制芯片电路8、电压基准源电路
9、系统复位电路10。如图2所示，所述的三相交流电压检测电路1，包括A相、B相、C相检测电路，三相检测电路结构相同，以A相为例包括R6、R7、U7、R12，R6、R7将交流电压变成电流信号，接到电压霍尔传感器U7，U7输出电流信号通过R12变成电压信号VUa。B相检测电路包括R16、R17、U8、R18。C相检测电路包括R21、R22、U9、R23。电压霍尔传感器供电电压+15V和-15V。如图3所示，所述的电压检测模拟开关电路2，由模拟开关12构成，模拟开关12包括三个通道，每个通道一个二选一模拟开关，由一个控制信号选择。三个通道分别接三相电压检测信号的A相、B相、C相。以A相为例，UlA为模拟开关的第一通道，模拟开关的输入XO接待测电压信号VUa，模拟开关Xl接基准电压2. 5V，模拟开关输出X接放大滤波电路，模拟开关输出X接待测电压VUa还是基准电压2. 5V,由控制信号信号SUa控制，SUa由主控制器控制。B相、C相与A相原理相同。模拟开关的供电电压是±5V。所述的电压检测放大滤波电路3，由A相电压放大滤波电路13、B相电压放大滤波电路14、C相电压放大滤波电路15组成，三个电路结构相同。以A相放大滤波电路13为例，由 U3、U5A、U6A、Rl、R3、R8、R9、R14、R19、Cl、C3 构成，U3 构成差分输入放大电路，U6A、R3、R14、R19构成正向放大电路，对输入电压信号进行放大。U5A、RU R8、R9、Cl、C3构成二阶低通滤波电路，对通道中的噪声进行滤波。B相放大滤波电路14，由U10、U11A、U11B、R20、R25、R26、R27、R32、R33、C5、C7 构成。C 相放大滤波电路 15，由 U14、U15A、U15B、R36、R37、R39、R40、R42、R46、C9、C10构成。电压检测放大滤波电路3通过电源管理电路的±15V供电。 如图4所示,所述的三相交流电流检测电路4,包括A相、B相、C相电流检测，由电流霍尔及外围电路构成，三相电路结构相同。以A相为例，包括电流霍尔TAl和电阻R5，电流霍尔把电网的大电流转换成弱电流信号，电流霍尔输出的弱电流信号经过电阻R5变成电压信号。B相电流检测电路包括TA2和电阻R29，C相电流检测电路包括TA3和电阻R43。电流霍尔传感器供电电压±15V。所述的电流检测模拟开关电路5，由模拟开关16构成，模拟开关16包括三个通道，每个通道一个二选一模拟开关，由一个控制信号选择。三个通道分别接三相电流检测信号的A相、B相、C相。以A相为例，UlA为模拟开关的第一通道，模拟开关的输入XO接电压信号Via，模拟开关Xl接基准电压I. 25V,模拟开关输入X接放大滤波电路，X输出VUa还是基准电压2. 5V,由信号SIa控制。B相、C相与A相原理相同。模拟开关的供电电压是±5V。所述的电流检测放大滤波电路6，由A相电流检测放大滤波电路17、B相电流检测放大滤波电路18、C相电流检测放大滤波电路19组成，三个电路结构相同。以A相放大滤波电路 17 为例，由 U4、U5B、U6B、R2、R4、R10、R11、R13、R15、C2、C4 构成，U4 构成差分输入放大电路，U6B、R4、Rl3、Rl5构成正向放大电路，U6A、R2、RIO、Rll、C2、C4构成二阶低通滤波电路。B相电流检测放大滤波电路18，由U12、U13A、U13B、R24、R28、R30、R31、R34、R35、C6、C8 构成。C 相电流检测放大滤波电路 19，由 U16、U17A、U17B、R38、R41、R44、R45、R47、R48、C11、C12构成。电流检测放大滤波电路6通过电源管理电路的±15V供电。如图5所示，所述的模拟量采集电路7，由AD采集芯片U22及外围电阻、电容构成。AD采集芯片由8个输入通道，分别接Ua、Ub、Uc、la、lb、Ic、2. 5V和0V。采集芯片采用外部高精度基准源+2. 5V，电阻R60接地。R59接3. 3V，使8个通道的模拟量输入范围在-IOV 10V。R61、R62、R63设定不进行过采样。R64、R65接地，设置AD芯片与主控制器芯片采用并行接口读取数据。C13、C14、C15、C18起到滤波作用。信号ADC0NST由主控制器给出，控制AD采集的开始，8个通道同一时刻采样。AD采集完成由ADBUSY给出信号，通知控制器采集完成。主控制器通过并行数据总线DATACTDATA15依次读出8个通道的采集数据，信号ADFRSTDATA标准读出的是第一通道的测量数据。AD采集芯片模拟量部分采用+5V供电，数字量部分采样3. 3V供电。
如图6所示，所述的主控制芯片电路8，由DSP芯片TMS320F28335、晶体振荡器、滤波电容、上拉电阻构成。DSP芯片控制模拟开关切换待测电压和基准电压。DSP控制AD采集开始，并通过并行接口读取AD采集数据。晶体振荡器为DSP时钟，晶体振荡器由30MHz晶体、R68、C30、C31构成。上拉电阻R66、R67、R69、R70、R71使DSP工作在有效状态。电容C4CTC61对供电电源进行滤波，DSP采用3. 3V和I. 9V供电。如图7所示，所述的系统复位电路10，复位芯片U21，根据电源I. 9V，3. 3V,5V的电平提供复位功能，如果三个电源电压降低到要求的电压以下，则U21发出复位信号，复位DSP,同时上电复位功能。复位按钮SWl提供手动复位功能，按动按钮可复位DSP芯片。复位电路 10 由 U21、R52、R53、R54、R55、R56 和 Sffl 构成。如图8所示，所述的电压基准源电路9，基准源芯片输入+5V，输出高精度电压+2. 5V，为电压测量模拟开关和AD采集芯片提供基准电压。2. 5V电压通过R49、R50分压得到1.25V电压。I. 25V电压R51、U19A组成的电压跟随器，输出1.25V基准电压。
如图9所示，所述的电源管理电路11包括24V/±15V电路20、24V/5V电路21、+15V/+5V 电路 22、-15V/-5V 电路 23、5V/3. 3V 电路 24、5V/1. 9V 电路 25。所述的24V/±15V电路20，电源Pl将电压由24V变换到±15V。C25、C26对24V输入储能，C23对24V滤波。C19、C22对输出+15V滤波，C27、C29对输出-15V滤波。±15给模拟电路和霍尔传感器供电。所述的24V/5V电路21，电源P2将电压由24V变换到+5V，C33、C34起滤波作用。+5V给电源管理电路5V/3. 3V电路24和5V/1. 9V电路25供电。所述的+15V/+5V电路22，电源芯片U23将电压由+15V变换到+5V，C20、C21对+15V滤波。+15V给模拟开关芯片、AD采集芯片和基准源芯片供电。所述的-15V/-5V电路23，电源芯片U24将电压由-15V变换到_5V，C24、C28对+15V滤波，-5V给模拟开关芯片供电。所述的5V/3. 3V电路24，电源芯片U25将电压由+5V变换到3. 3V，C36、C37对5V滤波，C35、C38对3. 3V滤波，3. 3V给主控制器芯片供电。所述的5V/1. 9V电路25电源芯片U26、电阻R72、电阻R73将电压由+5V变换到I. 9V, C39、C62对5V滤波，C63、C64对I. 9V滤波，I. 9V给主控制器芯片供电。该装置可以自动对测量的三相交流电压、三相交流电流进行校准，本装置自动校准实施的步骤，如下(I)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电压测量电路的模拟开关接通2. 5V基准源V2.5V，通过放大滤波、通过AD采集电路，DSP获取数字量DUaMf、Dubref, Ducref0(2)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电流测量电路的模拟开关接通
I.25V 基准源 V1.25V，通过 AD 采集，DSP 获取数字量 Dlmef、Dltoef、Dlcref0(3)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电压测量电路的模拟开关接通三相交流电压信号vua、Vub, Vuc,通过放大滤波、AD采集电路，DSP获取数字量DUa、Dub, Duc0(4)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电流测量电路的模拟开关接通三相交流电流信号via、VIb、Nlc’通过放大滤波、AD采集电路，DSP获取数字量DIa、DIb、Dlc.(5) AD采集电路采集第7模拟通道的OV电压，DSP获取数字量Dciv。(6)三相交流电压、三相交流电流的校准方法相同，通过一路电压信号说明校准方法、其它5路信号与之相同。以第I路电压信号为例，通过式(I)VUa/^2.5v _ (Dua _ Dov)/ ( Duaref - Dov)(I)通过式(I)可得出式(2)VUa - (DUa - Dov)/ ( Duaref - Dov)* N2. sv ⑵通过式(2 )可直接得到待测的电压VUa、Vuc, Vla, VIb、Vlc计算过程与此相同。
(7)通过VUa、Vub, Vu。与电压霍尔原边电压的变比关系可直接得到三相交流电压。通过VIa、VIb、V1。与电流霍尔原边电流的变比关系可直接得到三相交流电流。
权利要求
1.一种具有自适应功能的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，包括:三相交流电压检测电路(I)、电压检测模拟开关电路(2)、电压检测放大滤波电路(3)、三相交流电流检测电路(4)、电流检测模拟开关电路(5)、电流检测放大滤波电路(6)、模拟量采集电路(7)、主控制芯片电路(8)、电压基准源电路(9)、系统复位电路(10)、电源管理电路(11);其中三相交流电压检测电路(I)与电压检测模拟开关(2)相连，电压检测模拟开关(2)与电压检测放大滤波电路(3)相连，电压基准源电路(9)与电压检测模拟开关(2)相连；三相交流电流检测电路(4)与电流检测模拟开关(5)相连，电流检测模拟开关(5)与电流检测放大滤波电路(6)相连，电压基准源电路(9)与电流检测模拟开关(5)相连；电压检测放大滤波电路(3)与电流检测放大滤波电路(6)分别于模拟量采集电路(7)相连；模拟量采集电路(7)还与电压基准源电路9相连，模拟量采集电路7与主控制芯片电路8相连。系统复位电路(10)与主控制芯片电路(8)相连；电源管理芯片电路(11)与三相交流电压检测电路(I)、电压检测模拟开关电路(2)、电压检测放大滤波电路(3)、三相交流电流检测电路(4)、电流检测模拟开关电路(5)、电流检测放大滤波电路(6)、模拟量采集电路(7)、主控制芯片电路(8)、电压基准源电路(9)、系统复位电路(10)相连。
2.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，其中所述的三相交流电压检测电路(I )，包括A相、B相、C相检测电路，三相检测电路结构相同，均包括3个电阻和一个电压霍尔传感器；通过电阻将交流电压变成电流信号，接到电压霍尔传感器，电压霍尔传感器输出电流信号通过电阻变成电压信号，电压霍尔传感器供电电压为±15V。
3.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，所述的电压检测模拟开关电路(2)，由I个模拟开关芯片构成，模拟开关芯片包括三个通道，每个通道一个二选一模拟开关，由一个控制信号选择；三个通道分别接三相电压检测信号的A相、B相、C相；模拟开关的第一通道，模拟开关的第I个输入端接电网电压信号，模拟开关第2个输入端接基准电压，模拟开关输出接放大滤波电路，通过模拟开关切换，分别测量电网电压信号和基准电压信号；模拟开关的供电电压为±5V。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的电压检测放大滤波电路(3)，由A相电压放大滤波电路(13 )、B相电压放大滤波电路(14 )、C相电压放大滤波电路(15)组成，三个电压放大滤波电路结构相同；均由差分输入电路，正向放大电路，二阶滤波电路组成。
5.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，所述的三相交流电流检测电路(4)，包括A相、B相、C相电流检测，每相电流检测电路均由电流霍尔及外围电路构成。以A相为例，包括电流霍尔和采样电阻。
6.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，所述的电流检测模拟开关电路(5)，由模拟开关芯片(16)构成。模拟开关芯片(16)包括三个通道，每个通道有一个二选一模拟开关电路；三个通道分别接三相电流检测信号的A相、B相、C相；电网电流信号接模拟开关第一通道第I个输入接口，基准电压接模拟开关第一通道的第2个输入接口，模拟开关输出接放大滤波电路，通过模拟开关切换，分别测量电网电流信号和基准电压信号。
7.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述的电流检测放大滤波电路(6)，由A相电流检测放大滤波电路(17)、B相电流检测放大滤波电路(18)、C相电流检测放大滤波电路(19)组成，三个电流检测放大滤波电路结构相同；均由差分输入电路，正向放大电路，二阶滤波电路组成。
8.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，所述的模拟量采集电路(7)，由AD采集芯片及外围电阻、电容构成；AD采集芯片由8个输入通道，可同时开始采集，采集芯片采用外部高精度基准源，模拟量的输入范围在-IOV 10V。
9.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，所述的主控制芯片电路(8)，由DSP芯片、晶体振荡器、滤波电容、上拉电阻构成。
10.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，所述的系统复位电路(10)，由I个复位芯片、5个电阻和I个按键构成。
11.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，所述的电压基准源电路(9)，由基准源芯片、放大器及电阻构成；基准源芯片输出基准电压2. 5V，2个电阻分压输出电压I. 25V，I. 25V电压通过一个放大器输出I. 25V基准电压。
12.根据权利要求I所述的检测三相交流电压、交流电流的装置，其特征在于，所述的电源管理电路(11)包括24V/±15V电路(20)、24V/5V电路(21)、+15V/+5V电路(22)、-15V/-5V 电路(23) ,5V/3. 3V 电路(24)、5V/1.9V 电路(25);其中 24V/±15V 电路(20)由7个滤波电容与一个DC/DC电源组成，给模拟电路和霍尔传感器供电；24V/5V电路(21)由2个滤波电容与一个DC/DC电源组成，给数字电路供电；+15V/+5V电路(22)由2个滤波电容与一个电源芯片组成，给模拟开关芯片、AD采集芯片和基准源芯片供电；-15V/-5V电路(23)由2个滤波电容与一个电源芯片组成，给模拟开关芯片供电；5V/3. 3V电路(24)由4个滤波电容与一个电源芯片组成，给主控制器芯片供电；5V/1. 9V电路(25)由4个滤波电容、2个电阻和一个电源芯片组成,给主控制器芯片供电。
13.一种具有自适应功能的检测三相交流电压、交流电流的方法，其特征在于，检测步骤为 (1)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电压测量电路的模拟开关接通2.5V基准源V2.5V，通过放大滤波、通过AD采集电路，DSP获取数字量DUaMf、Dubref, Ducref ； (2)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电流测量电路的模拟开关接通I.25V基准源Vh25v,通过AD采集，DSP获取数字量Dlmef、Dlteef、Dlcref ； (3)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电压测量电路的模拟开关接通三相交流电压信号VUa、Vub, Vuc,通过放大滤波、AD采集电路，DSP获取数字量DUa、Dub, Duc ； (4)模拟开关通过主控制器发出控制信号，将电流测量电路的模拟开关接通三相交流电流信号VIa、VIb、Nlc’通过放大滤波、AD采集电路，DSP获取数字量DIa、DIb、Dlc ； (5)AD采集电路采集第7模拟通道的OV电压，DSP获取数字量Dciv ； (6)三相交流电压、三相交流电流的校准通过式VUa/V2.5V = (Dua - Dov)/( Duaref - Dov) (I) 通过式(I)得出式(2) Vua _ (Dua _ Dov) / ( Duaref - Dov) * V2. 5V (2) 通过式(2)直接得到待测的电压vua、Vub、V 。、VIa、VIb、Vk计算过程与此相同； (7)通过Vl^VuPVu。与电压霍尔原边电压的变比关系可直接得到三相交流电压。通过VIa> VIb、V1。与电流霍尔原边电流的变比关系可直接得到三相交流电流。
全文摘要
一种具有自适应功能的检测三相交流电压、电流装置及方法，涉及电力、电子技术领域。该装置包括三相交流电压检测电路、电压检测模拟开关电路、电压检测放大滤波电路、三相交流电流检测电路、电流检测模拟开关电路、电流检测放大滤波电路、模拟量采集电路、主控制芯片电路、电压基准源电路、系统复位电路、电源管理电路，还提出一种使用该装置的测量方法，可以实现放大系数的自适应，可以避免因放大电阻等电气元件的误差带来的测量误差，使测量结果精确。
文档编号G01R19/25GK102914691SQ20121040087
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者石志学, 于立业, 张云贵, 杨艳, 郭艳鹏, 王金峰, 金传付, 吉文杰, 陈可 申请人:冶金自动化研究设计院, 云南金自绿电科技有限公司