一种电网谐波信号采集预处理电路的制作方法

本实用新型属于电能质量监测技术领域，特别是涉及一种电网谐波信号采集预处理电路。

背景技术：

近年来，由于非线性负荷的大量使用，导致电网谐波污染严重。电网谐波检测是解决谐波问题的基础，而保证谐波信号数据采集的准确性是谐波检测的根本。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种电网谐波信号采集预处理电路，能够去除电网谐波信号中直流分量、噪声和高次谐波的干扰，保证采集数据的准确性，进而提高谐波检测的准确性。

本实用新型是这样实现的，一种电网谐波信号采集预处理电路，包括电压信号预处理电路和电流信号预处理电路，所述电压信号预处理电路包括霍尔电压传感器和电压滤波电路，电网三相电压输出端与霍尔电压传感器输入端连接，霍尔电压传感器的输出端与电压滤波电路输入端连接，滤波电路输出端再接入具有A/D转换的采集装置的输入端。电流信号预处理电路包括霍尔电流传感器、电流滤波电路和放大电路，电网三相电流输出端连接霍尔电流传感器输入端，霍尔电流传感器输出端连接隔直电路输入端，隔直电路经过电流滤波电路和放大电路，连接至具有A/D转换的采集装置的输入端。

进一步地，电压滤波电路采用无限增益多路反馈低通滤波器。

进一步地，霍尔电流传感器采用钳形霍尔电流传感器。

进一步地，所述的电流滤波电路采用双二次带通滤波器。

进一步地，放大电路采用两级运算放大器电路。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型可以去除电网谐波信号中直流分量、噪声和高次谐波的干扰，保证采集数据的准确性，进而提高谐波检测的准确性，能够更好的为解决谐波问题提供帮助。而且，通过本实用新型，可以有效降低谐波检测的成本。

附图说明

图1为本实用新型提供的实施例的电网谐波信号采集预处理电路的框图；

图2为本实用新型提供的电压滤波电路；

图3为本实用新型提供的电流放大电路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种电网谐波信号采集预处理电路，该电路包括电压信号预处理电路和电流信号预处理电路。电压信号预处理电路的输入端连接到监测点的电压输出端，经过霍尔电压传感器降压，再经过电压滤波电路滤除噪声信号和高次谐波。电流信号预处理电路通过电流霍尔传感器采集电流信号，再经过电流滤波电路滤除直流分量、噪声和高次谐波，最后通过放大电路放大信号。

根据国家标准，电网监测点二次侧处的电压输出为100V，电流输出最大为5A。根据实际情况，霍尔电压电流传感器选择北京森社公司的CHV-50P闭环霍尔电压传感器和美国泰克公司的A622钳形电流探头。

电网谐波分析时，考虑50次谐波的影响，在设计滤波器时，滤波器的截止频率f_c＝50×50＝2.5kHz。

电压滤波电路采用二阶或偶次阶级联无限增益多路反馈低通滤波器。如图2所示，以A相电压为例，在一个放大器U1的同相输入端连接电容C1,通过电容C1连接分压电阻R1至输入端，电阻R1经过电阻R2连接至放大器的反相输 入端，电阻R1与电阻R2之间引线通过电阻R3连接至放大器的输出端，在放大器的反相输入端与输出端之间连接电容C2。

采用二阶无限增益多路反馈低通滤波器，由截止频率f_c、增益G和滤波器的类型可以选择一个电容C的标称值，再由求出参数K，利用这个K值对照滤波器设计表确定其余元件值。选择尽可能接近滤波器设计表中数值的电阻，在低阶时，通常用容差为5％的标称电阻，高阶时，需要选用容差更小的电阻。

电流信号中包含直流分量，为了提高谐波检测的准确性，需要滤除这个直流分量。电流信号通过一个10Hz～2.5KHz的带通滤波器滤除直流分量、噪声和高次谐波的影响。

电流滤波电路采用二阶或级联的偶次阶双二次带通滤波器。如图3所示，以A相为例，采用二阶压控电压源带通滤波器，根据中心频率f_o、增益G以及带宽B设计电路，先选择一个电容C的标称值，再由求出参数K，利用这个K值对照滤波器设计表确定其余元件值。

泰克A622电流探头采集来的电流信号大约为0～500mA，而A/D采集电路的量程为10V，为了提高采集精度，需要对电流信号进行放大。如图3所示，放大电路采用两级运算放大电路，为放大器U2与放大器U3串联，在放大器U2与放大器U3之间串联电阻R4，输入端通过电阻R7连接至放大器U2的反相输入端，放大器U2的正相输入端连接电阻R9接地，放大器的反相输入端与输出端之间连接电阻R8，同样的，在放大器U3的正相输入端连接电阻R6接地，在放大器U3的反相输入端与输出端之间连接电阻R5，从而实现放大倍数为10，两级运算放大电路产生360°相移，对电流信号不会产生相移影响，能够保证信号采集相位的准确性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。