一种电网频率检测电路及装置的制作方法

1.本实用新型涉及电网频率检测领域，尤其涉及一种电网频率检测电路及装置。


背景技术：

2.近年来，由于大量并网型逆变装置和储能变流器的广泛应用，使得电网中的电流、电压、电网频率发生变化，造成电能质量严重下降，电网频率检测精度直接影响了电网的电能质量和设备的运行效率。而电网频率的不稳定将影响一些精密设备和仪器仪表的正常运行。因此，对电网频率进行检测。
3.现有的频率检测电路中只提出了对电网频率进行检测，由于硬件电路的差异和电网干扰，实际运用中的电路的每个方波周期不一样，甚至在电网谐波比较严重的地方，过零点会出现多个高频方波，当加入滤波电容过大后，又会导致相位延迟，造成控制上的不便和无功等一系列问题，对应的电网频率检测精度也会相应变差。


技术实现要素：

4.为了解决以上技术问题，本实用新型提供了一种电网频率检测电路及装置。
5.本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
6.一种电网频率检测电路，包括：
7.电压采样电路，所述电压采样电路的第一端通过一第一电阻网络连接电网正端，所述电压采样电路的第二端通过一第二电阻网络连接电网负端；
8.频率采样电路，所述频率采样电路的第一端连接所述电压采样电路的输出端，所述频率采样电路的第二端连接一参考电压；
9.dsp处理器，连接所述电压采样电路以及通过一滤波电路连接所述频率采样电路的输出端。
10.优选地，所述电压采样电路包括：
11.一第一运算放大器，所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电阻连接所述电网正端，所述第一运算放大器的同相输入端通过第二电阻连接所述电网负端，所述第一运算放大器的同相输入端和反相输入端分别通过一第三电阻连接接地端；
12.第一电容和第四电阻，并联连接于所述所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间。
13.优选地，所述第一电阻包括多个，多个所述第一电阻串联连接，形成所述第一电阻网络。
14.优选地，所述第二电阻包括多个，多个所述第二电阻串联连接，形成所述第二电阻网络。
15.优选地，所述电压采样电路还包括：第二电容和第五电阻，并联连接于所述第一运算放大器的同相输入端和所述接地端之间。
16.优选地，所述频率采样电路包括：
17.一第二运算放大器，所述第二运算放大器的反相输入端通过第六电阻连接所述电压采样电路的输出端，所述第二运算放大器的同相输入端通过第七电阻连接所述参考电压，所述第二运算放大器的同相输入端和反相输入端分别通过一第三电容连接接地端；
18.第八电阻，并联连接于所述所述第二运算放大器的反相输入端和输出端之间。
19.优选地，所述频率采样电路还包括：
20.第九电阻，连接于所述第二运算放大器的输出端和一供电端之间。
21.优选地，所述滤波电路包括：第十电阻，所述第十电阻的一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第十电阻的另一端连接所述dsp处理器以及通过一第四电容连接所述接地端。
22.优选地，所述滤波电路的截止频率设置为5khz～15khz。
23.本实用新型还提供一种电网频率检测装置，包括如上述的电网频率检测电路。
24.本实用新型技术方案的优点或有益效果在于：
25.本实用新型频率检测电路是在电压采样电路的基础上，进一步与参考电压比较得到的方波信号，消除因参考电压偏置而导致的采样精度偏差。
附图说明
26.图1为本实用新型较佳实施例中，电网频率检测电路的结构示意图；
27.图2为本实用新型较佳实施例中，电压采样电路的电路示意图；
28.图3为本实用新型较佳实施例中，频率采样电路的电路示意图。
具体实施方式
29.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作出创造性劳动的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。
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
32.本实用新型的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种电网频率检测电路，属于电网频率检测领域，如图1-3所示，包括：
33.电压采样电路1，电压采样电路1的第一端通过一第一电阻网络连接电网正端，电压采样电路1的第二端通过一第二电阻网络连接电网负端；
34.频率采样电路2，频率采样电路2的第一端连接电压采样电路1的输出端，频率采样电路2的第二端连接一参考电压；
35.dsp处理器3，连接电压采样电路1以及通过一滤波电路连接频率采样电路2的输出端。
36.具体的，通过电压采样电路1对电网进行采样，得到电网电压采样信号，然后频率采样电路2在电压采样的基础上进一步与参考电压进行比较得到的方波信号，作为频率采
样信号，消除因参考电压偏置而导致的采样精度偏差；dsp处理器3接收到一定次数的频率采样信号后，对采集的频率采样信号进行处理得到平均频率。
37.具体的，本实用新型实施例采用移动平均滤波的方式，实时输出频率采样信号数据，每采集一次频率采样信号，和之前两个频率采样信号平均，然后输出一个频率采样值。例如将第三次采集的频率采样信号与第一次和第二次采集的频率采样信号进行平均输出一个频率采样值；然后第四次采集的频率采样信号与第二次和第三次采集的频率采样信号进行平均输出一个频率采样值，按此规律实现电网频率的检测。
38.进一步的，本实用新型实施例通过dsp处理器实现三次移动平均滤波，若少于3次，则滤波精度达不到0.01hz，若超过3次，则会影响逆变器的过频保护和欠频保护时间。
39.作为优选的实施方式，其中，如图2所示，电压采样电路1包括：
40.一第一运算放大器u1a，第一运算放大器u1a的反相输入端通过第一电阻连接电网正端grid_r，第一运算放大器u1a的同相输入端通过第二电阻连接电网负端grid_n，第一运算放大器u1a的同相输入端和反相输入端分别通过一第三电阻连接接地端；
41.第一电容c1和第四电阻r4，并联连接于第一运算放大器u1a的反相输入端和输出端之间。
42.作为优选的实施方式，其中，第一电阻包括多个，多个第一电阻串联连接，形成第一电阻网络。
43.具体的，第一电阻可以包括8个，如图2中的r11、r12...r18，8个第一电阻形成上述第一电阻网络。
44.作为优选的实施方式，其中，第二电阻包括多个，多个第二电阻串联连接，形成上述第二电阻网络。
45.具体的，第二电阻可以包括8个，如图2中的r21、r22...r28，8个第二电阻形成上述第二电阻网络。
46.作为优选的实施方式，其中，电压采样电路1还包括：第二电容c2和第五电阻r5，并联连接于第一运算放大器u1a的同相输入端和接地端之间。
47.作为优选的实施方式，其中，如图3所示，频率采样电路2包括：
48.一第二运算放大器u1b，第二运算放大器u1b的反相输入端通过第六电阻r6连接电压采样电路1的输出端，第二运算放大器u1b的同相输入端通过第七电阻r7连接参考电压，第二运算放大器u1b的同相输入端和反相输入端分别通过一第三电容c3连接接地端；
49.第八电阻r8，并联连接于第二运算放大器u1b的反相输入端和输出端之间。
50.作为优选的实施方式，其中，频率采样电路2还包括：
51.第九电阻r9，连接于第二运算放大器u1b的输出端和一供电端之间，其中供电端用以提供+3.3v的电压。
52.作为优选的实施方式，其中，滤波电路包括：第十电阻r10，第十电阻r10的一端连接第二运算放大器u1b的输出端，第十电阻r10的另一端连接dsp处理器3以及通过一第四电容c4连接接地端。
53.具体的，在本实施例中，通过第四电容c4进行滤波，通过第十电阻r10进行分压。
54.作为优选的实施方式，其中，滤波电路的截止频率设置为5khz～15khz。
55.具体的，本实用新型在采样阶段进行了滤波，滤波截止频率设置在10khz
±
5khz左
右，通过滤波和三次采样后取其平均值，使得频率采样精度提高到0.01hz，进而减少逆变器对外输出的无功，提高包含该方法逆变器和pcs装置电网的电能质量。
56.进一步的，dsp处理器还可对频率采样电路输出的频率采样信号进行计数，dsp处理器接收到一定次数的频率采样信号后，对采集的频率采样信号进行处理得到平均频率。优选地，预设次数为3次，dsp处理器通过接收频率采样电路连续三个工频周期采集得到的方波，频率采样信号为方波，对采集的三个频率采样信号进行处理得到平均频率，提高频率采样的精度，使其频率采样精度达到0.01hz。
57.需注意的是，单独电路形式或者单独进行滤波都会使精度下降，频率采样信号采集超过三次的缺点是：响应速度会变慢，电网频率异常的情况下，系统或者逆变器无法及时响应相应频率的变化，在微网系统中，这种响应速度慢，有可能会引起系统不稳或震荡等问题。
58.本实用新型还提供一种电网频率检测装置，包括如上述的电网频率检测电路。
59.采用上述技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型频率采样电路是在电压采样电路的基础上，进一步与参考电压比较得到的方波信号，消除因参考电压偏置而导致的采样精度偏差。
60.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。