三相不平衡时基于小波分析的谐波测量装置的制作方法

本实用新型涉及电能质量监测技术领域，尤其是涉及一种三相不平衡时基于小波分析的谐波测量装置。

背景技术：

目前国内针对三相不平衡时的谐波测量装置很少，现有三相不平衡时的谐波测量装置精度差，相应速度慢，无法有效精确的实现单次谐波含量测量及三相不平衡度测量，为解决三相不平衡时对电路中的谐波进行可靠测量，需对现有的三相不平衡时的谐波测量装置进行改进。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种响应速度快，可直接实现单次谐波含量测量及三相不平衡度测量的三相不平衡时基于小波分析的谐波测量装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种三相不平衡时基于小波分析的谐波测量装置，包括电源模块、采样模块、信号处理模块和LCD显示模块；所述电源模块用于为采样模块、信号处理模块和LCD显示模块供电；所述采样模块包括接收电流信号的互感器，与互感器电连接、将互感器输出的电流信号转换为电压信号的采样电阻，与采样电阻电连接的滤波器，与滤波器电连接的放大器，以及与放大器连接的钳位保护电路；所述钳位保护电路与信号处理模块电连接。

所述信号处理模块采用ST公司STM32F4系列的STM32F412作为核心处理器。

所述互感器采用霍尔电流传感器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型可以同时测量三相负载侧电流（包括N线电流）的谐波含量和三相不平衡度。电流测量范围0-100A，输出0-3V。利用小波分析算法，得到各次谐波含量及基波含量，并由LCD显示，本实用新型响应速度快，每秒可检测2-32次谐波和三相不平衡度，有效的实现了单次谐波含量的精确测量及三相不平衡度的精确测量。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的三相不平衡时基于小波分析的谐波测量装置结构图。

图2是本实用新型的负载侧电流采样电气原理图。

图3是本实用新型的信号处理模块原理图。

图4是本实用新型的A/D转换原理图。

图5是本实用新型的电源模块原理图。

图6是本实用新型的LCD连接原理图。

图7为本实用新型的模块连接框图。

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付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。

图7所示的三相不平衡时基于小波分析的谐波测量装置，包括电源模块1、采样模块4、信号处理模块3和LCD显示模块2；所述电源模块1用于为采样模块4、信号处理模块3和LCD显示模块2供电；所述采样模块4包括接收电流信号的互感41器，与互感器41电连接、将互感器41输出的电流信号转换为电压信号的采样电阻42，与采样电阻42电连接的滤波器43，与滤波器43电连接的放大器44，以及与放大器44连接的钳位保护电路45；所述钳位保护电路45与信号处理模块3电连接。

所述信号处理模块3采用ST公司STM32F4系列的STM32F412作为核心处理器。

所述互感器41采用霍尔电流传感器。

当启动时，图5电源模块开始工作，24V/1.25A电源模块POW1开始运行，并为后续电源模块供电，其中15V、-15V、3.3V由于输入输出压差较大，考虑散热和稳定性及效率，这三路电源采用开关电源芯片LM2576。12V和-12V通过15V和-15V输入得到，压差较小，考虑成本采用线性稳压芯片LM7812和LM7912。

当电源模块向整个装置供电时，将负载侧二次侧电流接到图2中的采样输入端，采样模块即可工作，二次侧电流经一个25欧姆采样电阻R10，得到0-2.5V的电压，通过1个100pF电容C4滤波，进入到放大芯片U1，由于处理器STM32F412只能接受0-3.3V的电信号，通过1.65V直流电压叠加将采样信号转为0-3V，完成双极性信号转为单极性信号，通过由放大器构成的电压跟随器后，进入二极管D2和D7钳位保护电路，避免毁坏AD芯片和处理器。

采样信号接到图4的信号处理模块的AD口，AD芯片采用AD7606，图2中A相采样输出IL1接图4中U7的49脚，其余三相（B、C、N）分别接U7的第51、53和55脚，模数转换结果输入到图3中STM32F412的PORTA I/O，加载小波算法程序，检测谐波。考虑处理器的负担，检测谐波次数为2-32次，对采样电流进行5层小波包分解，即可得到基波电流和各次谐波电流，然后用采样电流减去基波电流，即可得到总谐波电流。

启动时，信号处理器对一个周期的采样数据进行判断，若其中某一相连续采样到的几个数据点都一样，其他相正常，说明该相的不平衡电流超过了输入范围，经二极管钳位保护波形被削顶导致数据一样，处理器发出警报；若3相采样周期内数据点值不一样，则正常进行数据处理，并计算不平衡度显示在LCD上。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。