基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电量数字化转换器，尤其是涉及一种基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器。
【背景技术】
[0002]自人类进入电气时代开始，电能量作为经济、清洁又易于利用的能源极大地推动了工业产业和社会科技的发展。在电能满足基本的人民生活、工业生产的同时，人们开始更加注重电能供应的可靠性、安全性和优质性。不良的电能质量会损坏供、用电设备的电气性能，其运行效率、安全性和使用寿命都将下降，导致电力系统的电能损耗增加，工业生产效率、产品质量下降。还有可能威胁到继电保护、通信装置的可靠性，成为电力系统安全的隐患。因此电能质量问题关乎电力工业的可持续发展、社会经济的总体效益，而解决的前提是对其各参数指标进行有效的分析和监测。与此同时，诸如单片机、FPGA、DSP等微控制器科技迅猛发展，使得电能质量在检测、监控和分析等方面得到了提高，进而有利于发现用户供电的问题与规律，改善电能质量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高测量精度的基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器，该转换器与电网连接，其特征在于，所述的转换器包括相互连接的磁平衡式互感器和单片机芯片，所述的单片机模块包括依次连接的检测电路、处理电路和抑制信号输出电路，所述的检测电路输入端与磁平衡式互感器连接，所述的抑制信号输出电路输出端与磁平衡式互感器连接，所述的磁平衡式互感器与电网连接。
[0006]所述的磁平衡式互感器包括两个，分别为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输入端直接与电网连接，所述的第二磁平衡式互感器的输入端通过电阻与电网连接，两个磁平衡式互感器的输出端均与检测电路连接。
[0007]所述的检测电路包括电流检测电路和电压检测电路，所述的电流检测电路与第一磁平衡式互感器连接，所述的电压检测电路与第二磁平衡式互感器连接。
[0008]每个磁平衡式互感器均包括三个绕组，分别为第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述的第一绕组与电网连接，所述的第二绕组与检测电路连接，所述的第三绕组与抑制信号输出电路连接。
[0009]所述的处理电路对电信号的处理，包括；计算得到电流、电压、功率及功率因数值，并对采集的信号进行FFT变换，计算出各次谐波含量。
[0010]与现有技术相比，本发明设计合理，结构简单，无需添加外设AD转换装置，将磁平衡式互感器直接与单片机控制芯片互连；通过磁平衡式互感器与单片机控制芯片的低功耗、低成本以及强大的处理功能与控制功能，提高检测精度，监测电能质量。
【附图说明】
[0011]图1为本发明结构示意图
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0013]实施例
[0014]电网中的信号电压都是220V/380V电压或是更高，利用现有的电子装置进行测量，较难进行直接测量，可以利用绕组线圈感应电流将电网信号变为可测的电流信号传送到装置中。本发明采用磁平衡式互感器。将电网信号接入到磁平衡式互感器的原边线圈，通过产生的感应电流接入到单片机芯片，完成对电流信号的检测；将电网电压信号通过串联一个电阻R转变为电流信号后，同样通过一个磁平衡式互感器可测得具体大小。
[0015]如图1所示，本发明电量数字化转换器，包括相互连接的磁平衡式互感器和单片机模块芯片3，所述的单片机芯片3包括依次连接的检测电路、处理电路33和抑制信号输出电路34，所述的检测电路输入端与磁平衡式互感器第二绕组连接，所述的抑制信号输出电路输出端与磁平衡式互感器第三绕组连接，所述的磁平衡式互感器与电网连接。
[0016]所述的磁平衡式互感器包括两个，分别为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的输入端直接与电网连接，所述的第二磁平衡式互感器2的输入端通过电阻与电网连接，两个磁平衡式互感器的输出端均与检测电路连接。
[0017]所述的检测电路包括电流检测电路31和电压检测电路32，所述的电流检测电路31与第一磁平衡式互感器I连接，所述的电压检测电路32与第二磁平衡式互感器2连接。
[0018]每个磁平衡式互感器均包括三个绕组，分别为第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述的第一绕组与电网连接，所述的第二绕组与检测电路连接，所述的第三绕组与抑制信号输出电路连接。
[0019]图1中第一磁平衡式互感器I用于电流检测，设三线圈匝数分别为n1Q、nn、n12;第二磁平衡式互感器2用于电压检测，设其设三线圈匝数分别为η2(ι、η21、η22。将两磁平衡式互感器的第二绕组与单片机控制芯片相连，检测感应电流大小h、i2。根据感应电流h、“大小，调整单片机芯片输出的抑制电流信号i3、i4，让第三绕组线圈在聚磁环中产生的磁场与第一、第二线圈的所产生的磁场相互抵消，从而使h、“为O。
[0020]利用单片机实现对电信号的采集和处理，通过软件编程，对各个环节进行时序控制和计算、传输处理，并计算得到电流、电压、有功功率等参数值。运用FFT、Hi Ibert算法计算出各次谐波含量、无功功率，进而计算出功率因数。
[0021]同时要强调的是，本说明书选取并具体描述的实施例，是用于更好地解释本发明的原理和实际应用，因而，本发明优选实施例只是说明性的，不限制该发明于所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，在【具体实施方式】上可作多样的变化。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器，该转换器与电网连接，其特征在于，所述的转换器包括相互连接的磁平衡式互感器和单片机芯片，所述的单片机模块包括依次连接的检测电路、处理电路和抑制信号输出电路，所述的检测电路输入端与磁平衡式互感器连接，所述的抑制信号输出电路输出端与磁平衡式互感器连接，所述的磁平衡式互感器与电网连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器，其特征在于，所述的磁平衡式互感器包括两个，分别为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输入端直接与电网连接，所述的第二磁平衡式互感器的输入端通过电阻与电网连接，两个磁平衡式互感器的输出端均与检测电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器，其特征在于，所述的检测电路包括电流检测电路和电压检测电路，所述的电流检测电路与第一磁平衡式互感器连接，所述的电压检测电路与第二磁平衡式互感器连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器，其特征在于，每个磁平衡式互感器均包括三个绕组，分别为第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述的第一绕组与电网连接，所述的第二绕组与检测电路连接，所述的第三绕组与抑制信号输出电路连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器，其特征在于，所述的处理电路对电信号的处理，包括计算得到电流、电压、功率及功率因数值，并对采集的信号进行FFT变换，计算出各次谐波含量。
【专利摘要】本发明涉及一种基于单片机及磁平衡式互感器的电量数字化转换器，该转换器与电网连接，所述的转换器包括相互连接的磁平衡式互感器和单片机芯片，所述的单片机模块包括依次连接的检测电路、处理电路和抑制信号输出电路，所述的检测电路输入端与磁平衡式互感器连接，所述的抑制信号输出电路输出端与磁平衡式互感器连接，所述的磁平衡式互感器与电网连接。与现有技术相比，本发明具有设计合理、结构简单，无需添加外设AD转换装置，将磁平衡式互感器直接与单片机控制芯片互连；通过磁平衡式互感器与单片机控制芯片的低功耗、低成本以及强大的处理功能与控制功能，提高检测精度，监测电能质量。
【IPC分类】G01R21-133
【公开号】CN104655924
【申请号】CN201510055902
【发明人】殳国华, 陈敏捷, 周平, 李丹, 张士文
【申请人】国家电网公司, 国网浙江省电力公司, 上海交通大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月3日