多功率段的电压电流采样方法、装置及系统与流程

本发明涉及电力电子领域，具体涉及到一种多功率段的电压电流采样方法、装置及系统。

背景技术：

现有的变频器在多功率段电压电流采样的时候，采样的流程通常都是先将电压电流通过霍尔或者互感器等方式采样后，再选择与待采样的变频器的额定电压电流等级相匹配的电压电流检测板，然后通过运算放大器将电压转换成相对应的数字电压，最后再输入到ad端口，以便于后级计算。这种方法在变频器的额定电压电流等级比较单一时是比较便捷的，但是，当变频器的额定电压电流等级过多时，比如在有着多种不同的额定电压电流等级的高压变频器上，则每一个不同的额定电压电流等级都需要有与之相对应的电压电流检测板，在采样的时候会导致需求大量的电压电流检测板，从而造成使用的不便以及对设备的维护增加了很大压力。

技术实现要素：

本发明提供一种多功率段的电压电流采样方法、装置及系统，其可以使得对于不同的电压电流档位的采样，均可以使用相同的电压电流采样板完成，简化了使用过程，降低了维护的压力，还节约了成本，提高了用户的使用体验。

第一方面，本发明实施例提供了一种多功率段的电压电流采样方法，所述方法应用于电压电流采样电路，所述电压电流采样电路包括运算放大模块和微处理器，所述运算放大模块包括第一运算放大单元以及具有多个电流电压档位的调整单元，第一运算放大单元通过所述调整单元与所述微处理器电性相连，其中，所述电压电流采样方法包括：

若接收到电压电流采样请求，解析所述电压电流采样请求以获取输入的电压电流信号以及与该电压电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级，其中，每个变频器的额定电压电流等级均对应关联有相应的预设电压电流档位，所有的预设电压电流档位均根据预设比例以及所述变频器的额定电压电流等级进行设置；

通过控制所述调整单元选择与所获取的变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，以使所述第一运算放大单元接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压，其中，所述第一输出电压位于预设电压范围内；

将所述第一输出电压发送至所述微处理器的ad采样端口，以使所述微处理器的ad采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号；

根据所获取的变频器的额定电压电流等级以及预设的补偿系数表确定相应的补偿系数，所述微处理器根据所述补偿系数、所述第一数字电压信号以及预设计算规则计算得到位于预设数字电压范围的第二数字电压信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种多功率段的电压电流采样装置的装置，所述装置应用于电压电流采样电路，所述电压电流采样电路包括运算放大模块和微处理器，所述运算放大模块包括第一运算放大单元以及具有多个电流电压档位的调整单元，第一运算放大单元通过所述调整单元与所述微处理器电性相连，所述装置包括：

接收单元，用于若接收到电压电流采样请求，解析所述电压电流采样请求以获取输入的电压电流信号以及与该电压电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级，其中，每个变频器的额定电压电流等级均对应关联有相应的预设电压电流档位，所有的预设电压电流档位均根据预设比例以及所述变频器的额定电压电流等级进行设置；

第一确认单元，用于通过控制所述调整单元选择与所获取的变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，以使所述第一运算放大单元接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压，其中，所述第一输出电压位于预设电压范围内；

第一转换单元，用于将所述第一输出电压发送至所述微处理器的ad采样端口，以使所述微处理器的ad采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号；

第一计算单元，用于根据所获取的变频器的额定电压电流等级以及预设的补偿系数表确定相应的补偿系数，所述微处理器根据所述补偿系数、所述第一数字电压信号以及预设计算规则计算得到位于预设数字电压范围的第二数字电压信号。

第三方面，本发明实施例还提供了一种多功率段的电压电流采样系统，其包括存储器、与所述存储器相连的处理器以及与所述处理器相连的电压电流采样电路，所述电压电流采样电路包括运算放大模块和微处理器，所述运算放大模块包括第一运算放大单元以及具有多个电流电压档位的调整单元，第一运算放大单元通过所述调整单元与所述微处理器电性相连；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于运行所述存储器中存储的计算机程序，以执行上述所述方法。

本发明公开的多功率段的电压电流采样方法、装置及系统，能够通过单一的电压电流采样方法满足不同档位的电压电流采样需求，大大简化了使用过程，降低了维护的压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电压电流采样电路的模块示意图；

图2是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样方法的原理示意图；

图4是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样方法的子流程示意图；

图5是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样方法的子流程示意图；

图6是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样方法的子流程示意图

图7是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样装置的示意性框图；

图8是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样装置的接收单元的示意性框图；

图9是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样装置的第一确认单元的示意性框图；

图10是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样装置的第一转换单元的示意性框图；

图11是本发明另一实施例提供的电压电流采样电路的模块示意图；

图12是本发明实施例提供的多功率段的电压电流采样系统的示意性框图。

附图标记：1、运算放大模块；2、微处理器；3、第一运算放大单元；4、调整单元；5、隔离放大单元；6、第二运算放大单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

参见图1，其是本发明实施例中多功率段的电压电流采样电路的模块图，该多功率段的电压电流采样电路可用于实现对变频器的多功率段的电压电流信号的采样。所述电压电流采样电路包括运算放大模块1和微处理器2，所述运算放大模块1包括第一运算放大单元3以及与所述第一运算放大单元3串联的具有多个档位的调整单元4，所述第一运算放大单元3和调整单元4串联设置在一起，所述调整单元4用于调整档位并与所述微处理器2串联设置在一起，所述微处理器2用于处理来自调整单元4的电压。参见图2，其是本发明实施例中的多功率段电压电流采样方法流程示意图，该方法应用于图1所述的多功率段的电压电流采样电路中。

步骤s110，若接收到电压电流采样请求，解析所述电压电流采样请求以获取输入的电压电流信号以及与该电压电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级，其中，每个变频器的额定电压电流等级均对应关联有相应的预设电压电流档位，所有的预设电压电流档位均根据预设比例以及所述变频器的额定电压电流等级进行设置。

在本实施例中，当接收到电压电流采样请求时，对该电压电流采样请求进行解析，从而获得输入到电压电流采样电路的电压电流信号以及与该电压电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级。其中，变频器的额定电压电流等级与预设的电压电流档位相关联，即可根据变频器不同的额定电压电流等级按照预设比例提前设置好相对应的电压电流档位，例如，某一变频器有7种不同的额定电压电流等级，则可根据这7个等级的电压电流等级按照一定比例进行档位的设置。以电流采样为例，某一型号的变频器的额定电流等级为45a，则该变频器可输出-45a～45a之间的电流信号，当接收到电流采样请求时，对该电流采样请求进行解析，从而获得输入到电流采样电路中的电流信号以及与该电流信号相对应的变频器的额定电流等级45a，即对于该变频器的不同的电流信号，其对应的电流等级均为45a。电压采样的方法与电流采样方法一致，在本文中均以电流采样为例进行说明。

具体的，如图3所示，图3是以电流采样作为例子，电压采样的过程和电流采样的过程一致。若有一变频器有7种不同的型号，与之相对应的有7种不同的额定电流等级，其分别是50a、45a、40a、35a、30a、25a以及20a，则与额定电流等级为50a的变频器相对应的电流信号范围为-50a～50a、与额定电流等级为45a的变频器相对应的电流信号范围为-45a～45a、与额定电流等级为40a的变频器相对应的电流信号范围为-40a～40a、与额定电流等级为35a的变频器相对应的电流信号范围为-35a～35a、与额定电流等级为30a的变频器相对应的电流信号范围为-30a～30a、与额定电流等级为25a的变频器相对应的电流信号范围为-25a～25a以及与额定电流等级为20a的变频器相对应的电流信号范围为-20a～20a。

每一个额定电流等级均会关联一个预设的电流档位，可以多个不同的额定电流等级均关联同一档预设的电流档位，例如，50a和45a的额定电流等级均对应50a/3v的电流档位。如图3所示，图3根据7个不同的待采样的变频器的额定电流等级设置了4档电流档位，第一档电流档位的设置是根据预设比例以及最大额定电流等级而进行设置的，后续所有档位则是根据前一档以及预设比例来进行设置。根据不同数量的变频器的额定电流等级，电流档位的数量可以是2档、3档或者4档，具体档位的设置在这里不做限定。

在进一步地实施例中，如图4所述，所述所有的预设电压电流档位均根据预设比例以及所述变频器的额定电压电流等级进行设置的过程，具体包括步骤s110a-s110c。

步骤s110a，确定所有的额定电压电流等级中的最大值和最小值。

其中，确定所有待采样的变频器的额定电压电流等级中的最大值和最小值的目的是为了先确定电压电流档位的第一档电压电流档位和最后一档电压电流档位的范围。具体的，如图3所示，图3展示了7种不同的变频器的额定电流等级，其分别是50a、45a、40a、35a、30a、25a以及20a，在这7档电流等级中，数值最大的是50a，数值最小的是20a。在确定最大值和最小值之后，就可以准备进行下一步。

步骤s110b，将所述额定电压电流等级中的最大值作为第一电压电流档位。

其中，将额定电压电流等级中的最大值作为第一电压电流档位目的是为了确定电压电流档位的上限值，即电压电流档位中的最高档，确定第一电压电流档位后，就可以按照前一档位的数值的预设比例设定后续所有的档位。例如，如图3所示，7档额定电流等级中最大值为50a，则相应的第一档电流档位为50a/3v，第一档档位说明在额定电流等级为50a的情况下，通过相应地转换最终输出的第一输出电压是3v。其中，3v为此时微处理器2的采样参考电压，同时也是50a额定电流等级所对应的的第一输出电压，根据剩下的不同的额定电流等级，最终输出的第一输出电压会在0-3v之间波动，微处理器2的采样参考电压是根据实际需求进行设定的，其可以根据具体情况的不同而设定为3v、6v或者15v，具体数值在这里不做限定。

步骤s110c，将所述第一电压电流档位与所述预设比例的比值进行取整后的值作为第二电压电流档位，如此循环直至第n电压电流档位与所述预设比例的比值进行取整后的值小于所述额定电压电流等级中的最小值，将所述第n电压电流档位作为最后的电压电流档位。

其中，当确认了第一电压电流档位后，按照预设比值，以第一电压电流档位作为标准，按照第一电压电流档位的预设比例的比值设定第二电压电流档位，然后按照上述规则设定后续所有的档位，直到所有预设的电压电流等级均在设定的档位范围内；预设比值可以根据变频器的具体使用情况进行设定。

例如，预设比值可以是77％、80％或者90％，如图3所示，图3的预设比值为77％，第一档电流档位为50a/3v，则按照第一档电流档位50a/3v的77％来计算第二档电流档位，第二档电流档位为38a/3v，后续档位的设定均以前一档位的预设比值进行设定，所以第三档电流档位为30a/3v，第四档电流档位为23a/3v，为了便于后续的计算，上述所有的档位的取值均取整数。

图3的7个额定电流等级中最小值为20a，而23a*77％≈17.71a，即第五档电流档位已经低于最低额定电流等级，因此只需4档即可满足7个电流等级，无需再继续增加档位。

步骤s120，通过控制所述调整单元4选择与所获取的变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，以使所述第一运算放大单元3接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压，其中，所述第一输出电压位于预设电压范围内。

在本实施例中，当确认了变频器的额定电流等级后，再通过调整单元4为所采集到的电压电流信号选择相关联的电压电流档位，从而使得第一运算放大单元33在接收到所采集到的电压电流信号后，输出相应的第一输出电压。预设电压范围为第一输出电压的范围，是用户根据实际需求所设定的，具体可以是0～3v、0～15v或者0～30v，具体范围在这里不做限定。

例如，如图3所示，在本实施例中，预设电压范围为0～3v。若所确认采集到的额定电流等级为45a，则其所匹配的档位为第一档档位50a/3v，具体档位的匹配原则为，所选档位的电压电流等级高于且最接近输入的电压电流等级的一档作为匹配该输入的电压电流等级的档位。若输入的电流信号等级为45a，则大于45a的档位为50a/3v，所以选择50a/3v作为匹配的档位。

第一输出电压的具体转换方式为：由于-50a～50a对应的电压为0～3v，所以相应的-45a～45a对应的电压为0.15～2.85v，即第一输出电压为0.15～2.85v。而在传统的电压电流采样电路中，这一步通常是更换不同的电压电流检测板以匹配不同的电压电流等级的需求，因此较为繁琐，而本实施例中，只需通过调整单元4选择与所确认的电压电流等级相关联的预设电压电流档位，即可替代传统的更换不同的电压电流检测板的这一步骤，提高了整个过程的效率。

在一实施例中，如图5所述，所述步骤s120可以包括步骤s121-s122。

步骤s121，根据所获取的变频器的额定电压电流等级，确定与该变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，并将该预设电压电流档位设为目标电压电流档位。

其中，获取到与输入电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级后，即可确认与该额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，并且将该电压电流档位设为目标电压电流档位。例如，如图3所述，若确认的额定电流等级为45a，则与45a相关联的电流档位为50a/3v，然后将该档位设为目标电流档位。

步骤s122，控制所述调整单元4选择所述目标电压电流档位以使所述第一运算放大单元3接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压。

其中，在确认目标电压电流档位后，控制调整单元4选择该目标电压电流档位，从而使得第一运算放大单元3接收到所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压。例如，如图3所述，在确认目标档位为50a/3v之后，调整单元4将档位切换至该档位后，第一运算放大单元3根据所接收到的电流信号以及选择的电流档位输出相应的第一输出电压0.15～2.85v。

步骤s130，将所述第一输出电压发送至所述微处理器2的ad采样端口，以使所述微处理器2的ad采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号。

在本实施例中，在确认了电压电流档位之后，将所述第一输出电压发送至微处理器2的ad采样端口，从而使得微处理器2的ad采样端口将第一输出电压转换成第一数字电压信号。

在一实施例中，如图6所述，所述步骤s130可以包括步骤s131-s132。

步骤s131，若所述微处理器2的ad采样端口收到所述第一输出电压，控制所述微处理的ad采样端口发出转换请求至所述微处理器2。

其中，当微处理器2的ad采样端口接收到第一输出电压后，发送转换请求至微处理器2以便将第一输出电压转换成第一数字电压信号。

步骤s132，若所述微处理器2收到所述转换请求，控制所述微处理器2以使所述微处理器2控制所述微处理器2的ad采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号。

其中，在微处理器2收到转换请求后，控制ad采样端口将第一输出电压转换成第一数字电压信号。例如，如图3所示，图3是以12位ad采样端口为例，12位ad所对应的数字值上限值为4096，则相对应的0-3v的预设电压范围对应到12位ad的第一数字电压信号范围为0～4096，其中，不同的预设电压范围对应到不同位数的ad有着不同的第一数字电压范围，ad位数可以是10位、12位或者16位，具体位数在这里不做限定。

例如，若45a额定电流等级所对应的第一输出电压为0.15～2.85v，则将第一输出电压0.15～2.85v转换成第一数字电压信号的具体过程为：由于45a额定电流等级所对应的档位为50a/3v，3v为微处理器2的参考电压，则第一数字电压信号的上限值＝第一输出电压的上限值*12位ad所对应的数字值上限值/参考电压，第一输出电压的上限值为2.85v，所以第一数字电压信号的上限值为2.85v*4096/3v＝3891；第一数字电压信号的下限值＝第一输出电压的下限值*12位ad所对应的数字值上限值/参考电压，第一输出电压的下限值为0.15v，所以第一数字电压信号的下限值为0.15v*4096/3v＝205，所以第一数字电压信号为205～3891，上述所有公式计算的取值均取整数。

步骤s140，根据所获取的变频器的额定电压电流等级以及预设的补偿系数表确定相应的补偿系数，所述微处理器2根据所述补偿系数、所述第一数字电压信号以及预设计算规则计算得到位于预设数字电压范围的第二数字电压信号。

在本实施例中，补偿系数表可以是预先根据不同的变频器的额定电压电流等级所设置好的，然后将补偿系数表输入到软件中，在使用过程中，只需根据变频器的额定电压电流等级，在补偿系数表中查询到与所采集到的变频器的额定电压电流等级相对应的补偿系数，之后将补偿系数发送到微处理器2中以便微处理器2根据第一数字信号计算相应的第二数字电压信号。

如图3所示，在本实施例中，若额定电流等级为45a，则与45a相对应的补偿系数为1.1112，为了便于表示，图3中的补偿系数均精确到小数点后面两位，计算的时候以实际补偿系数为准；若第一数字电压信号为205～3891，ad位数为12位，其中，预设数字电压范围为-2048～2048，该预设数字电压范围可根据ad位数进行相应地调整，具体范围在这里不做限定；在上述条件下，第二数字电压信号的具体计算方式为：第二数字电压信号上限值＝(第一数字电压信号的上限值-2048)*补偿系数，第一数字电压信号的上限值为3891，所以第二数字电压信号的上限值为(3891-2048)*1.1112≈2048。其中，此时的补偿系数为0a电流转换成数字信号的上限值与(第二数字电压信号上限值减去电流转换成数字信号的上限值)的比值，即2048÷(3891-2048)＝1.1112，其中补偿系数确定方式可以有多种，目的是为了将第一数字电压信号的范围补偿至目标范围，故具体的确定方式在这里不做限定，在本申请后续所有的实施例中的补偿系数的计算过程均与该计算过程类似，不再进行说明。

第二数字电压信号下限值＝(第一数字电压信号的下限值-2048)*补偿系数，第一数字电压信号的下限值为205，所以第二数字电压信号下限值为(205-2048)*1.1112≈-2048，所以可以得出第二数字电压信号为-2048～2048，上述所有公式的计算取值均取整数。

通过上述一系列步骤，均可以使得最后输出的第二数字电压信号的范围均为-2048～2048，从而在之后的计算中，无须根据变频器的额定电压电流等级而更改计算方法，均可以采用统一的计算方法计算，大大优化了计算过程，降低了计算难度。

具体的，若预设电压范围为0-3v，微处理参考电压为3v，待采样的电流信号为-50a～50a、-45a～45a、-40a～40a、-35a～35a、-30a～30a、-25a～25a以及-20a～20a，则相对应的变频器的额定电流等级分别是50a、40a、35a、30a、25a以及20a；根据所述7档电流等级，可以将电流档位划分成4档，具体为第一档电流档位50a/3v、第二档电流档位38a/3v、第三档电流档位30a/3v以及第四档电流档位23a/3v，上述计算过程在前面的步骤中均有详细描述，因此在这里只给出结果。

若所获取到的变频器的额定电流等级为45a，则根据选取档位的原则，

45a所对应的档位为第一档电流档位50a/3v，然后根据所选档位计算得出第一输出电压为0.15～2.85v，再根据第一输出电压可以计算出第一数字电压信号为205～3891，最后根据第一数字电压信号计算出第二数字电压信号为-2048～2048。

若假设所获取到的变频器的额定电流等级为35a，则根据选取档位的原则，选取第二档电流档位38a/3v作为35a的档位。

然后根据所选档位计算第一输出电压：-38a～38a对应的电压为0-3v，所以相应的-35a～35a对应的电压为0.12-2.88v，即第一输出电压为0.12-2.88v。之后根据第一输出电压计算第一数字电压信号，第一数字电压信号上限值为2.88*4096/3＝3932，第一数字电压信号下限值为0.12*4096/3＝164，因此第一数字电压信号为164～3932。

最后根据第一数字电压信号以及补偿系数计算第二数字电压信号，额定电流等级35a所对应的补偿系数约为1.08704，则第二数字电压信号上限值为(3932-2048)*1.08704≈2048，第二数字电压信号下限值为(164-2048)

*1.08704≈-2048，所以第二数字电压信号为-2048～2048，上述所有计算结果均取整数，上述所有具体计算过程在前面均有详细说明，所以在这里只给出最后的结果。

通过上述两个不同的采集到的电流等级可知，无论所获取到的变频器的额定电流等级为多少，最终输出的第二数字电压均为-2048～2048，这样就可以使得后续在采用第二数字电压信号进行计算时，无须因变频器的额定电流等级的不同而采用不同的计算方法，从而降低了计算难度，提高了整体的计算效率。

图7是本发明实施例提供的一种多功率段的电压电流采样装置的示意性框图。如图7所示，对应于以上一种多功率段的电压电流采样方法，本发明还提供一种多功率段的电压电流采样装置。该多功率段的电压电流采样装置包括用于执行上述数据获取方法的单元，该装置可以被配置于台式电脑、平板电脑、手提电脑、等终端中，请参阅图7，该多功率的电压电流采样装置包括接收单元110、第一确认单元120、第一转换单元130以及第一计算单元140。

所述接收单元110，用于若接收到电压电流采样请求，解析所述电压电流采样请求以获取输入的电压电流信号以及与该电压电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级，其中，每个变频器的额定电压电流等级均对应关联有相应的预设电压电流档位，所有的预设电压电流档位均根据预设比例以及所述变频器的额定电压电流等级进行设置。

在本实施例中，当接收到电压电流采样请求时，对该电压电流采样请求进行解析，从而获得输入到电压电流采样电路的电压电流信号以及与该电压电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级。其中，变频器的额定电压电流等级与预设的电压电流档位相关联，即可根据变频器不同的额定电压电流等级按照预设比例提前设置好相对应的电压电流档位，例如，某一变频器有7种不同的额定电压电流等级，则可根据这7个等级的电压电流等级按照一定比例进行档位的设置。以电流采样为例，某一型号的变频器的额定电流等级为45a，则该变频器可输出-45a～45a之间的电流信号，当接收到电流采样请求时，对该电流采样请求进行解析，从而获得输入到电流采样电路中的电流信号以及与该电流信号相对应的变频器的额定电流等级45a，即对于该变频器的不同的电流信号，其对应的电流等级均为45a，电压采样的方法与电流采样方法一致，在本文中均以电流采样为例进行说明。

具体的，如图3所示，图3是以电流采样作为例子，电压采样的过程和电流采样的过程一致。若有一变频器有7种不同的型号，与之相对应的有7种不同的额定电流等级，其分别是50a、45a、40a、35a、30a、25a以及20a，则与额定电流等级为50a的变频器相对应的电流信号范围为-50a～50a、与额定电流等级为45a的变频器相对应的电流信号范围为-45a～45a、与额定电流等级为40a的变频器相对应的电流信号范围为-40a～40a、与额定电流等级为35a的变频器相对应的电流信号范围为-35a～35a、与额定电流等级为30a的变频器相对应的电流信号范围为-30a～30a、与额定电流等级为25a的变频器相对应的电流信号范围为-25a～25a以及与额定电流等级为20a的变频器相对应的电流信号范围为-20a～20a。

每一个额定电流等级均会关联一个预设的电流档位，可以多个不同的额定电流等级均关联同一档预设的电流档位，例如，50a和45a的额定电流等级均对应50a/3v的电流档位。如图3所示，图3根据7个不同的待采样的变频器的额定电流等级设置了4档电流档位，第一档电流档位的设置是根据预设比例以及最大额定电流等级而进行设置的，后续所有档位则是根据前一档以及预设比例来进行设置。根据不同数量的变频器的额定电流等级，电流档位的数量可以是2档、3档或者4档，具体档位的设置在这里不做限定。

在进一步地实施例中，如图8所述，所述所有的预设电压电流档位均根据预设比例以及所述变频器的额定电压电流等级进行设置，具体是通过装置100中的接收单元110来实现的，所述接收单元110可以包括第三确认单元110a、第一处理单元110b、第二处理单元110c。

所述第三确认单元110a，用于确定所有的额定电压电流等级中的最大值和最小值。

其中，确定所有待采样的变频器的额定电压电流等级中的最大值和最小值的目的是为了先确定电压电流档位的第一档电压电流档位和最后一档电压电流档位的范围。具体的，如图3所示，图3展示了7种不同的变频器的额定电流等级，其分别是50a、45a、40a、35a、30a、25a以及20a，在这7档电流等级中，数值最大的是50a，数值最小的是20a。在确定最大值和最小值之后，就可以准备进行下一步。

所述第一处理单元110b，用于将所述额定电压电流等级中的最大值作为第一电压电流档位。

其中，将额定电压电流等级中的最大值作为第一电压电流档位目的是为了确定电压电流档位的上限值，即电压电流档位中的最高档，确定第一电压电流档位后，就可以按照前一档位的数值的预设比例设定后续所有的档位。例如，如图3所示，7档额定电流等级中最大值为50a，则相应的第一档电流档位为50a/3v，第一档档位说明在额定电流等级为50a的情况下，通过相应地转换最终输出的第一输出电压是3v。其中，3v为此时微处理器2的采样参考电压，同时也是50a额定电流等级所对应的的第一输出电压，根据剩下的不同的额定电流等级，最终输出的第一输出电压会在0-3v之间波动，微处理器2的采样参考电压是根据实际需求进行设定的，其可以根据具体情况的不同而设定为3v、6v或者15v，具体数值在这里不做限定。

所述第二确认单元110c，用于将所述第一电压电流档位与所述预设比例的比值进行取整后的值作为第二电压电流档位，如此循环直至第n电压电流档位与所述预设比例的比值进行取整后的值小于所述额定电压电流等级中的最小值，将所述第n电压电流档位作为最后的电压电流档位。

其中，当确认了第一电压电流档位后，按照预设比值，以第一电压电流档位作为标准，按照第一电压电流档位的预设比例的比值设定第二电压电流档位，然后按照上述规则设定后续所有的档位，直到所有预设的电压电流等级均在设定的档位范围内；预设比值可以根据变频器的具体使用情况进行设定。

例如，预设比值可以是77％、80％或者90％，如图3所示，图3的预设比值为77％，第一档电流档位为50a/3v，则按照第一档电流档位50a/3v的77％来计算第二档电流档位，第二档电流档位为38a/3v，后续档位的设定均以前一档位的预设比值进行设定，所以第三档电流档位为30a/3v，第四档电流档位为23a/3v，为了便于后续的计算，上述所有的档位的取值均取整数。

图3的7个额定电流等级中最小值为20a，而23a*77％≈17.71a，即第五档电流档位已经低于最低额定电流等级，因此只需4档即可满足7个电流等级，无需再继续增加档位。

所述第一确认单元120，用于通过控制所述调整单元4选择与所获取的变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，以使所述第一运算放大单元3接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压，其中，所述第一输出电压位于预设电压范围内。

在本实施例中，当确认了变频器的额定电流等级后，再通过调整单元4为所采集到的电压电流信号选择相关联的电压电流档位，从而使得第一运算放大单元33在接收到所采集到的电压电流信号后，输出相应的第一输出电压。预设电压范围为第一输出电压的范围，是用户根据实际需求所设定的，具体可以是0～3v、0～15v或者0～30v，具体范围在这里不做限定。

例如，如图3所示，在本实施例中，预设电压范围为0～3v。若所确认采集到的额定电流等级为45a，则其所匹配的档位为第一档档位50a/3v，具体档位的匹配原则为，所选档位的电压电流等级高于且最接近输入的电压电流等级的一档作为匹配该输入的电压电流等级的档位。若输入的电流信号等级为45a，则大于45a的档位为50a/3v，所以选择50a/3v作为匹配的档位。

第一输出电压的具体转换方式为：由于-50a～50a对应的电压为0～3v，所以相应的-45a～45a对应的电压为0.15～2.85v，即第一输出电压为0.15～2.85v。而在传统的电压电流采样电路中，这一步通常是更换不同的电压电流检测板以匹配不同的电压电流等级的需求，因此较为繁琐，而本实施例中，只需通过调整单元4选择与所确认的电压电流等级相关联的预设电压电流档位，即可替代传统的更换不同的电压电流检测板的这一步骤，提高了整个过程的效率。

在一实施例中，如图9所述，所述第一确认单元120可以包括：第二确认单元121和输出单元122。

所述第二确认单元121，用于根据所获取的变频器的额定电压电流等级，确定与该变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，并将该预设电压电流档位设为目标电压电流档位。

其中，获取到与输入电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级后，即可确认与该额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，并且将该电压电流档位设为目标电压电流档位。例如，如图3所述，若确认的额定电流等级为45a，则与45a相关联的电流档位为50a/3v，然后将该档位设为目标电流档位。

所述输出单元122，用于控制所述调整单元4选择所述目标电压电流档位以使所述第一运算放大单元3接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压。

其中，在确认目标电压电流档位后，控制调整单元4选择该目标电压电流档位，从而使得第一运算放大单元3接收到所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压。例如，如图3所述，在确认目标档位为50a/3v之后，调整单元4将档位切换至该档位后，第一运算放大单元3根据所接收到的电流信号以及选择的电流档位输出相应的第一输出电压0.15～2.85v。

所述第一转换单元130，用于将所述第一输出电压发送至所述微处理器2的ad采样端口，以使所述微处理器2的ad采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号。

在本实施例中，在确认了电压电流档位之后，将所述第一输出电压发送至微处理器2的ad采样端口，从而使得微处理器2的ad采样端口将第一输出电压转换成第一数字电压信号。

在一实施例中，如图10所述，所述第一转换单元130可以包括：发送单元131和第二转换单元132。

所述发送单元131，用于若所述微处理器2的ad采样端口收到所述第一输出电压，控制所述微处理的ad采样端口发出转换请求至所述微处理器2。

其中，当微处理器2的ad采样端口接收到第一输出电压后，发送转换请求至微处理器2以便将第一输出电压转换成第一数字电压信号。

所述第二转换单元132，用于若所述微处理器2收到所述转换请求，控制所述微处理器2以使所述微处理器2控制所述微处理器2的ad采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号。

其中，在微处理器2收到转换请求后，控制ad采样端口将第一输出电压转换成第一数字电压信号。例如，如图3所示，图3是以12位ad采样端口为例，12位ad所对应的数字值上限值为4096，则相对应的0-3v的预设电压范围对应到12位ad的第一数字电压信号范围为0～4096，其中，不同的预设电压范围对应到不同位数的ad有着不同的第一数字电压范围，ad位数可以是10位、12位或者16位，具体位数在这里不做限定。

例如，若45a额定电流等级所对应的第一输出电压为0.15～2.85v，则将第一输出电压0.15～2.85v转换成第一数字电压信号的具体过程为：由于45a额定电流等级所对应的档位为50a/3v，3v为微处理器2的参考电压，则第一数字电压信号的上限值＝第一输出电压的上限值*12位ad所对应的数字值上限值/参考电压，第一输出电压的上限值为2.85v，所以第一数字电压信号的上限值为2.85v*4096/3v＝3891；第一数字电压信号的下限值＝第一输出电压的下限值*12位ad所对应的数字值上限值/参考电压，第一输出电压的下限值为0.15v，所以第一数字电压信号的下限值为0.15v*4096/3v＝205，所以第一数字电压信号为205～3891，上述所有公式计算的取值均取整数。

所述第一计算单元140，用于根据所获取的变频器的额定电压电流等级以及预设的补偿系数表确定相应的补偿系数，所述微处理器2根据所述补偿系数、所述第一数字电压信号以及预设计算规则计算得到位于预设数字电压范围的第二数字电压信号。

在本实施例中，补偿系数表可以是预先根据不同的变频器的额定电压电流等级所设置好的，然后将补偿系数表输入到软件中，在使用过程中，只需根据变频器的额定电压电流等级，在补偿系数表中查询到与所采集到的变频器的额定电压电流等级相对应的补偿系数，之后将补偿系数发送到微处理器2中以便微处理器2根据第一数字信号计算相应的第二数字电压信号。

如图3所示，在本实施例中，若额定电流等级为45a，则与45a相对应的补偿系数为1.1112，为了便于表示，图3中的补偿系数均精确到小数点后面两位，计算的时候以实际补偿系数为准；若第一数字电压信号为205～3891，ad位数为12位，其中，预设数字电压范围为-2048～2048，该预设数字电压范围可根据ad位数进行相应地调整，具体范围在这里不做限定；在上述条件下，第二数字电压信号的具体计算方式为：第二数字电压信号上限值＝(第一数字电压信号的上限值-2048)*补偿系数，第一数字电压信号的上限值为3891，所以第二数字电压信号的上限值为(3891-2048)*1.1112≈2048。其中，此时的补偿系数为0a电流转换成数字信号的上限值与(第二数字电压信号上限值减去电流转换成数字信号的上限值)的比值，即2048÷(3891-2048)＝1.1112，其中补偿系数确定方式可以有多种，目的是为了将第一数字电压信号的范围补偿至目标范围，故具体的确定方式在这里不做限定，在本申请后续所有的实施例中的补偿系数的计算过程均与该计算过程类似，不再进行说明。

第二数字电压信号下限值＝(第一数字电压信号的下限值-2048)*补偿系数，第一数字电压信号的下限值为205，所以第二数字电压信号下限值为(205-2048)*1.1112≈-2048，所以可以得出第二数字电压信号为-2048～2048，上述所有公式的计算取值均取整数。

通过上述一系列步骤，均可以使得最后输出的第二数字电压信号的范围均为-2048～2048，从而在之后的计算中，无须根据变频器的额定电压电流等级而更改计算方法，均可以采用统一的计算方法计算，大大优化了计算过程，降低了计算难度。

在一实施例中，如图11所述，所述运算放大模块1还包括第二运算放大单元6以及隔离放大单元5，所述调整单元4的输出端依次通过所述第二运算放大单元6以及隔离放大单元5与所述微处理器2的ad采样端口串联。

所述隔离放大单元5与第二运算放大单元6均用于对经调整单元4调整后的第一输出电压进行放大，使得在之后计算第一数字电压信号和第二数字电压信号时的结果更为精准方便。

上述多功率段的电压电流采样装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图12所示的计算机设备上运行。

请参阅图12，图12是本申请实施例提供的一种多功率段的电压电流采样系统500的示意性框图。所述多功率段的电压电流采样系统包括存储器503、与所述存储器503相连的处理器501以及与所述处理器501相连的电压电流采样电路502，所述电压电流采样电路502包括运算放大模块5021和微处理器5022，所述运算放大模块5021包括第一运算放大单元50212以及具有多个电流电压档位的调整单元50211，第一运算放大单元50212通过所述调整单元50211与所述微处理器5022电性相连；所述存储器503用于存储计算机程序5031；所述处理器501用于运行所述存储器503中存储的计算机程序5031，以执行如上述实施中的多功率段的电压电流采样方法中的步骤。

其中，所述处理器501用于运行存储在存储器503中的计算机程序5031，以实现如下步骤：若接收到电压电流采样请求，解析所述电压电流采样请求以获取输入的电压电流信号以及与该电压电流信号相对应的变频器的额定电压电流等级，其中，每个变频器的额定电压电流等级均对应关联有相应的预设电压电流档位，所有的预设电压电流档位均根据预设比例以及所述变频器的额定电压电流等级进行设置；

通过控制所述调整单元选择与所获取的变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，以使所述第一运算放大单元接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压，其中，所述第一输出电压位于预设电压范围内；

将所述第一输出电压发送至所述微处理器的ad采样端口，以使所述微处理器的ad采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号；

根据所获取的变频器的额定电压电流等级以及预设的补偿系数表确定相应的补偿系数，并将所述补偿系数发送至所述微处理器，以使所述微处理器根据所述补偿系数、所述第一数字电压信号以及预设计算规则计算得到位于所述预设电压范围的第二数字电压信号。

在一实施例中，处理器502在实现所述所有的预设电压电流档位均根据预设比例以及所述变频器的额定电压电流等级进行设置的步骤时，具体实现如下步骤：确定所有的额定电压电流等级中的最大值和最小值；将所述额定电压电流等级中的最大值作为第一电压电流档位；将所述第一电压电流档位与所述预设比例的比值进行取整后的值作为第二电压电流档位，如此循环直至第n电压电流档位与所述预设比例的比值进行取整后的值小于所述额定电压电流等级中的最小值，将所述第n电压电流档位作为最后的电压电流档位。

在一实施例中，处理器502在实现所述通过控制所述调整单元选择与所获取的变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，以使第一运算放大单元接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压，其中，所述第一输出电压位于预设电压范围内的步骤时，具体实现如下步骤：

根据所获取的变频器的额定电压电流等级，确定与该变频器的额定电压电流等级相关联的预设电压电流档位，并将该预设电压电流档位设为目标电压电流档位；

控制所述调整单元选择所述目标电压电流档位以使所述第一运算放大单元接收所获取的电压电流信号后输出相应的第一输出电压。

在一实施例中，处理器502在实现所述所述将所述第一输出电压发送至微处理器的ad采样端口，以使所述微处理器的采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号的步骤时，具体实现如下步骤：

若所述微处理器的ad采样端口收到所述第一输出电压，控制所述微处理的ad采样端口发出转换请求至所述微处理器；

若所述微处理器收到所述转换请求，控制所述微处理器以使所述微处理器控制所述微处理器的ad采样端口将所述第一输出电压转换为第一数字电压信号。

应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

当本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。