直流信号输入压控振荡器，生成电能脉冲信号，并根据电能脉冲信号的频率计算电能数据。
[0026]具体的，压控振荡器指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VC0)，频率是输入信号电压的函数的振荡器VC0，振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。经过精密整流电路的合成功率直流信号，接入压控振荡电路输入端，压控振荡电路输出端输出电能脉冲信号，根据输出电能脉冲的频率实现电能数据的计量。
[0027]参阅图2所示，本实用新型实施例提供一种基于压控振荡器的电能计量电路，该电能计量电路包括:将差分放大模块、巴特沃兹滤波模块、功率合成模块、精密整流模块以及压控振荡模块顺序连接。上述差分放大模块、巴特沃兹滤波模块、功率合成模块、精密整流模块以及压控振荡模块皆为现有技术中的电路结构，本领域技术人员需要根据各个集成电路的性能，以及电路要求进行设计，皆依赖于芯片提供商提供的数据手册，根据功能需求和模拟电子电路的技术要求，配备阻容器件组合实现各自具体功能。每个模块都单独运行，且能够组合实现电能计量，上述模块皆采用线性电源供电，巴特沃兹滤波模块和功率合成模块设计单独的对外输出接口电路，对外单独提供控制信号；电能脉冲信号经隔离电路向控制MCU提供电能脉冲，其中，该隔离电路用于隔离前后两个模块之间的相互干扰。
[0028]差分放大模块，用于采集用户电网中的电流信号和电压信号，并将电流信号通过电流互感器生成弱电电流信号，以及将电压信号通过电压互感器生成弱电电压信号，再将弱电电流信号经过差分放大，以及将弱电电压信号经过差分放大;该差分放大模块分为电流差分放大模块和电压差分放大模块，其结构相同，都是实现对信号的放大，具体是采用一级集成运算放大器LM324实现一级信号的差分放大，放大的增益与互感器相互配合，LM324系列是低成本的四路运算放大器，具有真正的差分输入。
[0029]巴特沃兹滤波模块，用于将经过差分放大后的弱电电流信号进行低通滤波，以及将经过差分放大后的弱电电压信号进行低通滤波;该巴特沃兹滤波模块采用两路集成运算放大器LM324实现，按照截止频率200Hz的参数根据巴特沃兹滤波的要求设计，构成四阶的低通巴特沃兹滤波器。
[0030]功率合成模块，用于将进行低通滤波后的弱电电流信号和进行低通滤波后的弱电电压信号输入模拟乘法器合成功率信号;该功率合成模块采用多功能集成电路MC1494设计实现，是具有良好的载波抑制能力，带宽良好的硬件模拟乘法器，模拟乘法器输出端接一级运算放大器LM324对低通滤波后的弱电电流信号和低通滤波后的弱电电压信号进行乘法运算，生成功率?目号。
[0031 ]精密整流模块，用于将功率信号经过精密整流处理生成功率直流信号；该精密整流模块通过两路集成运算放大器LM324设计实现，可以在能耗非常小的情况下构成精密整流电路，获得功率信号的有效直流信号，实现有功模值的提取。
[0032]压控振荡模块，用于将功率直流信号输入压控振荡器，生成电能脉冲信号，并根据电能脉冲信号的频率计算电能数据;该压控振荡模块采用NE555时基电路构成V/f压控振荡器，对经过精密整流电路整流的功率直流信号实现量化测量，其中用于脉冲形成的以NE555时基电路为核心的压控振荡电路是电能计量脉冲信号形成的核心电路。输出的电能脉冲频率不同，通过对每个单位之间内的电能脉冲计数得出电能数据。
[0033]综上所述，本实用新型实施例提供的方案，由纯硬件电路实现电能数据的运算和实现，系统相应实时快速，没有现有技术中的A/D转换过程，也不存在数字乘法运算软件环节，由于数字乘法运算软件环节求电能数据，是通过求功率函数在时间上的积分得到的，因此整个运算环节复杂，用时较长，而本实用新型实施例中通过模拟乘法器直接计算功率信号的模拟信号，以压控脉冲形式实现功率直流信号以不同频率的电能脉冲输出，将电能数据进行了量化，通过对每个单位时间内的电能脉冲计数获得电能数据，实现了电能数据的实时运算与输出，为实时性要求较高的自动化电气控制设备提供了一种低成本电能数据计量方案。
[0034]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种基于压控振荡器的电能计量电路，其特征在于，所述电能计量电路包括:将差分放大模块、巴特沃兹滤波模块、功率合成模块、精密整流模块以及压控振荡模块顺序连接；其中，差分放大模块，用于采集用户电网中的电流信号和电压信号，并将电流信号通过电流互感器生成弱电电流信号，以及将电压信号通过电压互感器生成弱电电压信号，再将弱电电流信号经过差分放大，以及将弱电电压信号经过差分放大； 巴特沃兹滤波模块，用于将经过差分放大后的弱电电流信号进行低通滤波，以及将经过差分放大后的弱电电压信号进行低通滤波； 功率合成模块，用于将进行低通滤波后的弱电电流信号和进行低通滤波后的弱电电压信号输入模拟乘法器合成功率信号； 精密整流模块，用于将功率信号经过精密整流处理生成功率直流信号； 压控振荡模块，用于将功率直流信号输入压控振荡器，生成电能脉冲信号，并根据电能脉冲信号的频率计算电能数据。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于压控振荡器的电能计量电路，用于解决现有技术中存在电能计算过程因环节过多而使得电能计量速度过慢的问题。该电能计量电路包括：将差分放大模块、巴特沃兹滤波模块、功率合成模块、精密整流模块以及压控振荡模块顺序连接。采用上述纯硬件电路实现电能数据的运算和实现，系统响应实时快速，以压控脉冲形式实现功率直流信号以不同频率的电能脉冲输出，将电能数据进行了量化，通过对每个单位时间内的电能脉冲计数获得电能数据，实现了电能数据的实时运算与输出，为实时性要求较高的自动化电气控制设备提供了一种低成本电能数据计量方案。
【IPC分类】G01R22/10
【公开号】CN205157646
【申请号】CN201520671704
【发明人】吕小彬, 雷田田
【申请人】银川蓝擎网络信息技术股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月1日