基于定时器捕捉过零点的频率测量系统的制作方法

本申请涉及频率测量，具体涉及一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统。

背景技术：

1、现有技术中，频率是电力系统中一个重要的指标，对系统频率的测量在电力系统中的作用日益重要，并且要求频率测量精度越来越高。用于频率测量的方法很多，目前在电力系统中主要有硬件测量方法和软件测量方法，硬件方法将正弦波变成方波，测量半周宽度，转换为频率，该方法由于为处理器，受谐波影响较大；软件方法判断过零点间时间间隔，转换为对应的频率，该方法精度与采样频率有关，但电力装置里采样频率不可能做得很高，故导致现有技术缺少一种能得到高精度时间戳，并根据高精度时间戳得到高精度频率的方法或系统。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，至少能保证，本申请方案通过系统包括，互感器电路、过零检测电路和cpu，cpu包括定时器，互感器电路的输出端与过零检测电路的输入端连接，过零检测电路的输出端与定时器的输入端连接，利用互感器电路和过零检测电路将正弦波转换为方波，利用cpu的定时器捕捉正跳沿和负跳沿对应过零点对应时间戳，进而得到电力系统频率，利用了硬件定时器捕捉的高精度特性，得到高精度时间戳，同时cpu可以根据高精度时间戳得到高精度频率。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，所述系统包括，互感器电路、过零检测电路和cpu，所述cpu包括定时器，所述互感器电路的输出端与所述过零检测电路的输入端连接，所述过零检测电路的输出端与所述定时器的输入端连接；

3、所述互感器电路用于将一次侧的高压目标信号变换为二次侧的低压目标信号，并将所述低压目标信号输入至所述过零检测电路；

4、所述过零检测电路包括第一二极管、第二二极管和运算放大器，所述低压目标信号输入所述运算放大器的反向输入端电路，所述第一二极管的正极和所述第二二极管的负极与反向输入端电路连接，所述第一二极管的负极和所述第二二极管的正极所述运算放大器的正向输入端电路连接，正向输入端电路接地，所述运算放大器的输出端连接所述定时器的输入端。

5、在一些实施例中，所述互感器电路的一次侧设置有多个一次电阻。

6、在一些实施例中，所述互感器电路的二次侧设置有二次电阻和双向稳压管，所述二次电阻和双向稳压管的一端连接所述互感器电路的输出端，另一端接地。

7、在一些实施例中，所述运算放大器的反向输入端电路上设置有第一电阻，所述运算放大器的反向输出端电路上设置有第二电阻。

8、在一些实施例中，所述运算放大器为芯片双运算放大器之一，其中，另一运算放大器连接有供电电源。

9、在一些实施例中，所述过零检测电路用于将低压目标信号的正弦波信号转换为方波，将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点。

10、在一些实施例中，所述定时器用于，在所述过零检测电路将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点时，生成所述过零点对应的时间戳。

11、在一些实施例中，所述cpu用于根据所述时间戳得到所述高压目标信号对应的电力系统频率。

12、在一些实施例中，所述cpu的定时器具有输入捕捉功能。

13、在一些实施例中，所述cpu用于根据电力系统频率范围44.5～55.0hz，计算各个过零点时间戳之间的时间间隔，并过滤剔除谐波引起的过零点时间戳。

14、本申请至少具有以下有益效果：本申请方案通过系统包括，互感器电路、过零检测电路和cpu，cpu包括定时器，互感器电路的输出端与过零检测电路的输入端连接，过零检测电路的输出端与定时器的输入端连接，互感器电路，用于将一次侧的高压目标信号变换为二次侧的低压目标信号，并将低压目标信号输入至过零检测电路，过零检测电路包括第一二极管、第二二极管和运算放大器，低压目标信号输入运算放大器的反向输入端电路，第一二极管的正极和第二二极管的负极与反向输入端电路连接，第一二极管的负极和第二二极管的正极运算放大器的正向输入端电路连接，正向输入端电路接地，运算放大器的输出端连接定时器的输入端，其中，本申请利用互感器电路和过零检测电路将正弦波转换为方波，利用cpu的定时器捕捉正跳沿和负跳沿对应过零点对应时间戳，进而得到电力系统频率，利用了硬件定时器捕捉的高精度特性，得到高精度时间戳，同时cpu可以根据高精度时间戳得到高精度频率，克服了现有技术中电力系统频率测量受谐波影响、过零点精度不高等问题。

技术特征：

1.一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述系统包括，互感器电路、过零检测电路和cpu，所述cpu包括定时器，所述互感器电路的输出端与所述过零检测电路的输入端连接，所述过零检测电路的输出端与所述定时器的输入端连接；

2.根据权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述互感器电路的一次侧设置有多个一次电阻。

3.根据权利要求2所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述互感器电路的二次侧设置有二次电阻和双向稳压管，所述二次电阻和双向稳压管的一端连接所述互感器电路的输出端，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述运算放大器的反向输入端电路上设置有第一电阻，所述运算放大器的反向输出端电路上设置有第二电阻。

5.根据权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述运算放大器为芯片双运算放大器之一，其中，另一运算放大器连接有供电电源。

6.根据权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述过零检测电路用于将低压目标信号的正弦波信号转换为方波，将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点。

7.根据权利要求6所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述定时器用于，在所述过零检测电路将所述方波的正跳沿和负跳沿分别确定为过零点时，生成所述过零点对应的时间戳。

8.根据权利要求7所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述cpu用于根据所述时间戳得到所述高压目标信号对应的电力系统频率。

9.根据权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，所述cpu的定时器具有输入捕捉功能。

10.根据权利要求1所述的基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，其特征在于，所述cpu用于根据电力系统频率范围44.5～55.0hz，计算各个过零点时间戳之间的时间间隔，并过滤剔除谐波引起的过零点时间戳。

技术总结
本技术公开了一种基于定时器捕捉过零点的频率测量系统，系统包括，互感器电路、过零检测电路和CPU，CPU包括定时器，互感器电路用于将将低压目标信号输入至过零检测电路，过零检测电路包括第一二极管、第二二极管和运算放大器，低压目标信号输入运算放大器的反向输入端电路，运算放大器的输出端连接定时器的输入端，其中，本申请利用互感器电路和过零检测电路将正弦波转换为方波，利用CPU的定时器捕捉正跳沿和负跳沿对应过零点对应时间戳，进而得到电力系统频率，利用了硬件定时器捕捉的高精度特性，得到高精度时间戳，同时CPU可以根据高精度时间戳得到高精度频率，克服了现有技术中电力系统频率测量受谐波影响、过零点精度不高等问题。

技术研发人员：杨勇,周懿,高有伦
受保护的技术使用者：航天银山电气有限公司
技术研发日：20221226
技术公布日：2024/1/12