整流回馈电网电压幅值频率检测电路的制作方法

本实用新型涉及电网电压检测
技术领域：
，特别涉及一种整流回馈电网电压幅值频率检测电路。
背景技术：
：在当今工业产品中，部分产品需要以三相电源的相电压动态变化进行控制和保护，需对电网的相序和幅值进行检测。检测过程中存在因三相电网电压幅值较高无法进行直接测量，传入低压检测回路，故传统的高压检测方案多采用特定的隔离检测器件，如小功率三相变压器、光耦隔离器件等，通过隔离检测器件的初级线圈检测高压信号，传入到次级线圈的低压回路，达到检测目的。在这些检测方法中又需要检测三相电网的每一相与零线之间的电压，而实际工业场景中则会经常出现没有零线造成测量困难。技术实现要素：本实用新型的主要是提出一种整流回馈电网电压幅值频率检测电路，旨在提升电网电压幅值频率检测的便捷性。为实现上述目的，本实用新型提出的整流回馈电网电压幅值频率检测电路，该整流回馈电网电压幅值频率检测电路包括：三相交流电源；相电压采集电路，包括第一电阻、第二电阻及第三电阻，所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端及所述第三电阻的第一端与所述三相交流电源一一对应连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端及所述第三电阻的第二端相互连接于一点，且连接节点作为所述三相交流电源的拟设零线；运放输出电路，包括三个运算放大器，三个所述运算放大器的反相输入端与所述三相交流电源一一对应连接，三个所述运算放大器的同相输入端分别与作为所述三相交流电源拟设零线的连接节点连接；三个电平偏移电路，三个所述电平偏移电路与三个所述运算放大器的输出端一一对应连接；各个所述电平偏移电路，用于将各自对应的所述运算放大器的输出电压进行电平偏移调节，以调节至对应的正电压并输出。可选地，所述相电压采集电路还包括第一电容、第二电容及第三电容，所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电容的第一端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第二电阻的第二端连接，所述第三电容的第一端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述第三电阻的第二端连接。可选地，所述运放输出电路还包括第四电阻，所述第四电阻的第一端接地，所述第四电阻的第二端与三个所述运算放大器的同相输入端分别连接。可选地，所述运放输出电路还包括第五电阻、第六电阻及第七电阻，三个所述运算放大器分别为第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器，所述第五电阻的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第六电阻的第一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第七电阻的第一端与所述第三运算放大器的反相输入端连接，所述第七电阻的第二端与所述第三运算放大器的输出端连接。可选地，所述整流回馈电网电压幅值频率检测电路还包括第八电阻，所述第八电阻连接于所述第一运算放大器的同相输入端与作为所述三相交流电源拟设零线的连接节点之间。可选地，所述整流回馈电网电压幅值频率检测电路还包括第九电阻、第十电阻及第十一电阻，所述三相交流电源的三相分别为r端、s端和t端，所述第九电阻连接于所述三相交流电源的r端与所述第一运算放大器的反相输入端之间，所述第十电阻连接于所述三相交流电源的s端与所述第二运算放大器的反相输入端之间，所述第十一电阻连接于所述三相交流电源的t端与所述第三运算放大器的反相输入端之间。可选地，所述第八电阻的阻值、所述第九电阻的阻值、所述第十电阻的阻值和所述第十一电阻的阻值一致，且阻值均大于4mω。可选地，所述整流回馈电网电压幅值频率检测电路还包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻及第十七电阻，三个所述电平偏移电路分别为第一电平偏移电路、第二电平偏移电路及第三电平偏移电路，所述第十二电阻的第一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第十二电阻的第二端与所述第十三电阻的第一端连接，且为所述第一电平偏移电路的输出端，所述第十四电阻的第一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第十四电阻的第二端与所述第十五电阻的第一端连接，且为所述第二电平偏移电路的输出端，所述第十六电阻的第一端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第十六电阻的第二端与所述第十七电阻的第一端连接，且为所述第三电平偏移电路的输出端，所述第十三电阻的第二端、所述第十五电阻的第二端和所述第十七电阻的第二端均连接至基准电源。本实用新型技术方案通过采用整流回馈电网电压幅值频率检测电路包括三相交流电源、相电压采集电路、运放输出电路及电平偏移电路。相电压采集电路采集三相交流电源中每相的电压信号，此处相电压采集电路中包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一电阻的第一端、第二电阻的第一端和第三电阻的第一端与三相交流电源的三相一一对应连接，第一电阻的第二端、第二电阻的第二端和第三电阻的第二端相互连接于一点，且将连接节点作为三相交流电源的拟设零线。可以理解的是，将第一电阻、第二电阻和第三电阻星形连接，连接的公共节点作为三相交流电源的拟设零线，以此使得在不需要零线的情况下，实现了对三相交流电源中每相之间电压的检测。在相电压采集电路采集到三相交流电源的每相之间的电压后，再通过运放输出电路及电平偏移电路对采集的每相之间的电平信号进行处理，以输出至信号接收装置。本实用新型技术方案提升了电网电压幅值频率检测的便捷性。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本方案整流回馈电网电压幅值频率检测电路一实施例的结构示意图；图2为本方案整流回馈电网电压幅值频率检测电路一实施例的电路结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10三相交流电源r10第十电阻20相电压采集电路r11第十一电阻30运放输出电路r12第十二电阻41第一电平偏移电路r13第十三电阻42第二电平偏移电路r14第十四电阻43第三电平偏移电路r15第十五电阻r1第一电阻r16第十六电阻r2第二电阻r17第十七电阻r3第三电阻c1第一电容r4第四电阻c2第二电容r5第五电阻c3第三电容r6第六电阻u1第一运算放大器r7第七电阻u2第二运算放大器r8第八电阻u3第三运算放大器r9第九电阻本实用新型目的的实现、功能特点及可点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种整流回馈电网电压幅值频率检测电路。在一实施例中，如图1和如图2所示，该整流回馈电网电压幅值频率检测电路包括：三相交流电源10；相电压采集电路20，包括第一电阻r1、第二电阻r2及第三电阻r3，所述第一电阻r1的第一端、所述第二电阻r2的第一端及所述第三电阻r3的第一端与所述三相交流电源10一一对应连接，所述第一电阻r1的第二端、所述第二电阻r2的第二端及所述第三电阻r3的第二端相互连接于一点，且连接节点作为所述三相交流电源10的拟设零线；运放输出电路30，包括三个运算放大器，三个所述运算放大器的反相输入端与所述三相交流电源10一一对应连接，三个所述运算放大器的同相输入端分别与作为所述三相交流电源10拟设零线的连接节点连接；三个电平偏移电路，三个所述电平偏移电路与三个所述运算放大器的输出端一一对应连接；各个所述电平偏移电路，用于将各自对应的所述运算放大器的输出电压进行电平偏移调节，以调节至对应的正电压并输出。本实施例中，三相交流电源10是电能的一种输送形式，简称为三相电。三相交流电源10，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。实际的三相交流电是由三相发电机产生的，在发电机中有三个相同的绕组按空间相差120°均匀分布。这样，发电机旋转就可以产生满足上述条件的三个单相交流电，由于初相位相差120°，在各条导线中流过的电流存在一个时间差，这样就不需要六条导线供电，而只需在发电机内部把三个绕组按一定方式联接起来，用三条或四条导线供电。发电机每个绕组发出的一个交流电叫做三相交流电中的一相，就是我们所使用的单相交流电。日常用电系统中的三相四线制中电压为380v/220v，即线电压为380v；相电压则随接线方式而异：若使用星形接法，相电压为220v；三角形接法，相电压则为380v。在当今工业产品中，部分产品需以三相交流电源10的相电压动态变化进行控制和保护，就需对电网的相序和幅值进行检测。常用检测方法为三相电网的每一相对零线进行检测。也即是需要用到电力系统中的三相四线制，通过测量三条火线分别与零线间的电压，以对电网的相序和幅值进行检测。而在本方案中，对三相交流电源10的检测仅需要三相三线制，不需要单独的零线介入，即是整流回馈电网电压幅值频率检测电路中采用与电力系统中相同的星形接法，来检测三相交流电源10中三条火线间的电压，以解决了实际工业场景中没有零线的问题，提升了电网电压幅值频率检测的便捷性。上述实施例中，采集三相交流电源10每相电压具体采用相电压采集电路20，相电压采集电路20包括第一电阻r1、第二电阻r2及第三电阻r3，所述第一电阻r1的第一端、所述第二电阻r2的第一端及所述第三电阻r3的第一端与所述三相交流电源10一一对应连接，所述第一电阻r1的第二端、所述第二电阻r2的第二端及所述第三电阻r3的第二端相互连接于一点，且连接节点作为所述三相交流电源10的拟设零线。可以理解的是，将第一电阻r1的第二端、第二电阻r2的第二端和第三电阻r3的第二端星形连接的公共节点，作为对三相交流电源10每相电压测量的拟设零线，这样就不再需要增加另外的零线，以辅助测量三相交流电源10的每相电压。运算放大器，简称“运放”，是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。一般可将运算放大器简单地视为：具有一个信号输出端口和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运算放大器制作同相、反相及差分放大器。在本方案中，即是通过运算放大器作为差分放大器，以实现对采样的三相交流电源10的每相电压的模拟量信号进行比例调节。本实施例中，采用了三个运算放大器，具体是通过三个运算放大器的反相输入端一一对应连接三相交流电源10，三个运算放大器的同相输入端分别与作为所述三相交流电源10拟设零线的连接节点连接。以此实现了分别对三相交流电源10的每相电压的模拟量进行了比例调节。电平偏移电路，在集成电路中，为了实现直接耦合，专门设计一种电路，放在两级电路之间，其输入端的直流电位与前级输出端的直流电位相同，其输出端的直流电位与后级输入端的直流电位相同，同时它对信号的衰减很小。本实施例中，三相交流电源10的相电压幅值为正负半波，而通过差分运算放大器采样后获得的波形为正负半波的低电压模拟量。在现有技术中已知的cpu等运算芯片仅支持零电平到运算芯片额定电源幅值的模拟量信号输入。本方案即采用了三个电平偏移电路，具体是三个电平偏移电路与上述三个运算放大器的输出端一一对应连接，使得每一运算放大器的输出端输出电压进行电平偏移调节，以将每一运算放大器输出的负半波低电压模拟量调节至对应运算芯片的正电压模拟量输出。可以理解的是，对每个运算放大器输出电压进行电平偏移调节即是对每个运算放大器输出的模拟量进行电平偏移调节。在对每个运算放大器输出电压进行了电平偏移调节后，运算放大器输出的电压模拟量信号符合运算芯片的输入范围。本实用新型技术方案通过采用整流回馈电网电压幅值频率检测电路包括三相交流电源10、相电压采集电路20、运放输出电路30及电平偏移电路。相电压采集电路20采集三相交流电源10中每相的电压信号，此处相电压采集电路20中包括第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；第一电阻r1的第一端、第二电阻r2的第一端和第三电阻r3的第一端与三相交流电源10的三相一一对应连接，第一电阻r1的第二端、第二电阻r2的第二端和第三电阻r3的第二端相互连接于一点，且将连接节点作为三相交流电源10的拟设零线。可以理解的是，将第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3星形连接，连接的公共节点作为三相交流电源10的拟设零线，以此使得在不需要零线的情况下，实现了对三相交流电源10中每相之间电压的检测。在相电压采集电路20采集到三相交流电源10的每相之间的电压后，再通过运放输出电路30及电平偏移电路对采集的每相之间的电平信号进行处理，以输出至信号接收装置。本实用新型技术方案提升了电网电压幅值频率检测的便捷性。在一实施例中，如图2所示，所述相电压采集电路20还包括第一电容c1、第二电容c2及第三电容c3，所述第一电容c1的第一端与所述第一电阻r1的第一端连接，所述第一电容c1的第二端与所述第一电阻r1的第二端连接，所述第二电容c2的第一端与所述第二电阻r2的第一端连接，所述第二电容c2的第二端与所述第二电阻r2的第二端连接，所述第三电容c3的第一端与所述第三电阻r3的第一端连接，所述第三电容c3的第二端与所述第三电阻r3的第二端连接。可以理解的是，即是第一电容c1和第一电阻r1并联，第二电容c2和第二电阻r2并联，第三电容c3和第三电阻r3并联，第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3分别对采集的三相交流电源10的每相电压进行滤波，以此减少电网三相交流电源10中谐波电压对采样的每相电压的影响。在一实施例中，如图2所示，所述运放输出电路30还包括第四电阻r4，所述第四电阻r4的第一端接地，所述第四电阻r4的第二端与三个所述运算放大器的同相输入端分别连接。所述运放输出电路30还包括第五电阻r5、第六电阻r6及第七电阻r7，三个所述运算放大器分别为第一运算放大器u1、第二运算放大器u2和第三运算放大器u3，所述第五电阻r5的第一端与所述第一运算放大器u1的反相输入端连接，所述第五电阻r5的第二端与所述第一运算放大器u1的输出端连接，所述第六电阻r6的第一端与所述第二运算放大器u2的反相输入端连接，所述第六电阻r6的第二端与所述第二运算放大器u2的输出端连接，所述第七电阻r7的第一端与所述第三运算放大器u3的反相输入端连接，所述第七电阻r7的第二端与所述第三运算放大器u3的输出端连接。可以理解的是，上述方案即是将运算放大器视为：具有一个信号输出端口和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合差分运算放大器，以实现对采样的三相交流电源10的每相电压的模拟量信号进行比例调节。进一步地，即是采用第四电阻r4作为三个运算放大器的的同相输入端的比例电阻，第五电阻r5作为第一运算放大器u1的比例电阻，第六电阻r6作为第二运算放大器u2的比例电阻，第七电阻r7作为第三运算放大器u3的比例电阻。以此实现了对输入至三个运算放大器的电压模拟量信号进行分别调节。在上述实施例中，所述整流回馈电网电压幅值频率检测电路还包括第八电阻r8，所述第八电阻r8连接于所述第一运算放大器u1的同相输入端与作为所述三相交流电源10拟设零线的连接节点之间。所述整流回馈电网电压幅值频率检测电路还包括第九电阻r9、第十电阻r10及第十一电阻r11，所述三相交流电源10的三相分别为r端、s端和t端，所述第九电阻r9连接于所述三相交流电源10的r端与所述第一运算放大器u1的反相输入端之间，所述第十电阻r10连接于所述三相交流电源10的s端与所述第二运算放大器u2的反相输入端之间，所述第十一电阻r11连接于所述三相交流电源10的t端与所述第三运算放大器u3的反相输入端之间。可以理解的是，第八电阻r8分别是三个运算放大器正相输入端的高阻抗，第九电阻r9是第一运算放大器u1负相输入端的高阻抗，第十电阻r10是第二运算放大器u2负相输入端的高阻抗，第十一电阻r11是第三运算放大器u3负相输入端的高阻抗。本实施例中，所述第八电阻r8的阻值、所述第九电阻r9的阻值、所述第十电阻r10的阻值和所述第十一电阻r11的阻值一致，且阻值均大于4mω。以此实现在耐压测试时可以通过国标测试。基于上述的实施例中，如图1和如图2所示，所述整流回馈电网电压幅值频率检测电路还包括第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16及第十七电阻r17，三个所述电平偏移电路分别为第一电平偏移电路41、第二电平偏移电路42及第三电平偏移电路43，所述第十二电阻r12的第一端与所述第一运算放大器u1的输出端连接，所述第十二电阻r12的第二端与所述第十三电阻r13的第一端连接，且为所述第一电平偏移电路41的输出端，所述第十四电阻r14的第一端与所述第二运算放大器u2的输出端连接，所述第十四电阻r14的第二端与所述第十五电阻r15的第一端连接，且为所述第二电平偏移电路42的输出端，所述第十六电阻r16的第一端与所述第三运算放大器u3的输出端连接，所述第十六电阻r16的第二端与所述第十七电阻r17的第一端连接，且为所述第三电平偏移电路43的输出端，所述第十三电阻r13的第二端、所述第十五电阻r15的第二端和所述第十七电阻r17的第二端均连接至基准电源。可以理解的是，第一电平偏移电路41作为第一运算放大器u1的电平偏移电路，即是第十二电阻r12、第十三电阻r13和基准电源作为第一运算放大器u1的电平偏移电路；第二电平偏移电路42作为第二运算放大器u2的电平偏移电路，即是第十四电阻r14、第十五电阻r15和基准电源作为第二运算放大器u2的电平偏移电路；第三电平偏移电路43作为第三运算放大器u3的电平偏移电路，即是第十六电阻r16、第十七电阻r17和基准电源作为第三运算放大器u3的电平偏移电路。以使得分别对每一运算放大器的输出端输出电压进行电平偏移调节，将每一运算放大器输出的负半波低电压模拟量调节至对应运算芯片的正电压模拟量输出。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页12