一种电压电流测频采样装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电压电流测频采样装置。

背景技术：

常规的电力系统电压或者电流采集板卡测量范围不够宽泛，通常测量的跨度由最小量程位1V到1000V。同时电流采样需要采用电流互感器，电压采样需要采用电压互感器，而常规的互感器精度通常为千分之二，难以实现万分之五的测量要求。而且在频率测量方面，使用锁相环进行基波频率锁存，实现的测量精度难以满足0.001Hz的测量要求。由于采用锁相环，响应时间以及测量频率的动态特性不佳。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种能提高采样精度的电压电流测频采样装置。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种电压电流测频采样装置，包括主板处理器、FPGA模块、ADC模数转换模块、第一级量程放大器、第二级仪表放大器、滤波模块、放大比例控制模块、电流测量模块和电压测量模块，所述FPGA模块分别与主板处理器和ADC模数转换模块相连接，所述电流测量模块的输出端与第一级量程放大器的第一输入端连接，所述电压测量模块的输出端与第一级量程放大器的第二输入端连接，所述第一级量程放大器的输出端与第二级仪表放大器的第一输入端连接，所述FPGA模块的第一输出端通过放大比例控制模块进而与第二级仪表放大器的第二输入端连接，所述第二级仪表放大器的第一输出端与ADC模数转换模块的输入端连接，所述第二级仪表放大器的第二输出端通过滤波模块进而与FPGA模块的输入端连接，所述FPGA模块的第二输出端与电流测量模块的输入端连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述滤波模块包括第一级二阶低通滤波放大器、第二级二阶低通滤波放大器、八阶数字可调滤波器和过零比较器，所述第二级仪表放大器的第二输出端依次通过第一级二阶低通滤波放大器、八阶数字可调滤波器、第二级二阶低通滤波放大器和过零比较器进而与FPGA模块的输入端连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述放大比例控制模块包括第一IO解码器、模拟开关和电阻网络，所述FPGA模块的第一输出端依次通过第一IO解码器、模拟开关和电阻网络进而与第二级仪表放大器的第二输入端连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述电流测量模块包括第二IO解码器、继电器切换阵列和电流测量电阻单元，所述电流测量电阻单元的输出端与继电器切换阵列的输入端连接，所述继电器切换阵列的输出端与第一级量程放大器的输入端连接，所述FPGA模块的第二输出端通过第二IO解码器进而与继电器切换阵列的控制输入端连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述电流测量电阻单元采用多种不同的电流测量电阻构成。

作为本实用新型的进一步改进，所述电压测量模块采用高阻抗电阻网络构成。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种电压电流测频采样装置通过第一级量程放大器、第二级仪表放大器、滤波模块和放大比例控制模块，从而能实现针对不同量程的放大系数的切换，满足宽范围量程的电压电流测量，而且通过采用FPGA模块能够达到较好的动态跟踪特性，有效提高测量精度。

附图说明

图1是本实用新型一种电压电流测频采样装置的原理方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

参考图1，本实用新型一种电压电流测频采样装置，包括主板处理器、FPGA模块、ADC模数转换模块、第一级量程放大器、第二级仪表放大器、滤波模块、放大比例控制模块、电流测量模块和电压测量模块，所述FPGA模块分别与主板处理器和ADC模数转换模块相连接，所述电流测量模块的输出端与第一级量程放大器的第一输入端连接，所述电压测量模块的输出端与第一级量程放大器的第二输入端连接，所述第一级量程放大器的输出端与第二级仪表放大器的第一输入端连接，所述FPGA模块的第一输出端通过放大比例控制模块进而与第二级仪表放大器的第二输入端连接，所述第二级仪表放大器的第一输出端与ADC模数转换模块的输入端连接，所述第二级仪表放大器的第二输出端通过滤波模块进而与FPGA模块的输入端连接，所述FPGA模块的第二输出端与电流测量模块的输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，所述滤波模块包括第一级二阶低通滤波放大器、第二级二阶低通滤波放大器、八阶数字可调滤波器和过零比较器，所述第二级仪表放大器的第二输出端依次通过第一级二阶低通滤波放大器、八阶数字可调滤波器、第二级二阶低通滤波放大器和过零比较器进而与FPGA模块的输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，所述放大比例控制模块包括第一IO解码器、模拟开关和电阻网络，所述FPGA模块的第一输出端依次通过第一IO解码器、模拟开关和电阻网络进而与第二级仪表放大器的第二输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，所述电流测量模块包括第二IO解码器、继电器切换阵列和电流测量电阻单元，所述电流测量电阻单元的输出端与继电器切换阵列的输入端连接，所述继电器切换阵列的输出端与第一级量程放大器的输入端连接，所述FPGA模块的第二输出端通过第二IO解码器进而与继电器切换阵列的控制输入端连接。

进一步作为优选的实施方式，所述电流测量电阻单元采用多种不同的电流测量电阻构成。

进一步作为优选的实施方式，所述电压测量模块采用高阻抗电阻网络构成。本实用新型实施例中，所述电流测量电阻单元采用5A-30A大电流测量电阻、2A-5A大电流测量电阻、500mA-2A大电流测量电阻、10mA-500mA大电流测量电阻、1mA-10mA大电流测量电阻和0.1mA-1mA大电流测量电阻构成，从而能够实现0.01mA-30A的电流测量范围的宽范围电流电压测量，测量精确度达万分之五，电压测量范围0.1mV-1000V，测量精确度达万分之五。

本实用新型可通过电压测量模块和电流测量模块对电力系统的A、B、C、N各项电压、电流进行模拟信号采样。本实用新型基于FPGA模块实现对多路的电压电流采样通道进行并行采集，可保证其项间的相位偏移为0。而且能通过FPGA模块控制电压电流回路的多位模拟开关，实现针对不同量程的放大系数切换，满足宽范围量程的电压电流测量。FPGA模块与主板处理器进行数据交互，传递告警信息、控制命令和状态信息等数据。频率测量部分采用FPGA测量脉宽的方式，能够达到非常好的动态跟踪特性，测量精确度达0.001Hz。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。