一种工频频率测量系统的制作方法

本发明涉及电气系统，尤其涉及一种工频频率测量系统。

背景技术：

1、电网的频率总是在动态变化的，目前国家标准gb/t19862-2016对a级电能质量监测设备要求的频率测量精度需要达到正负0.01hz。对于高次谐波而言，基波频率测量误差越大，那么谐波的频率测量累积误差也会越来越大。所以需要提高基波的频率测量精度。

2、目前常采用fft软件测频。在精度满足要求时，测量时间较长，实时性不足。而直接通过比较器测频，因为器件性能影响，可能会导致信号不准确，测量精度不高。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种工频频率测量系统，通过硬件电路实时测量输入电压信号的频率，提高测频精度。

2、为实现上述目的，本申请第一方面提供一种工频频率测量系统，所述系统包括依次电连接的信号调理电路、带通滤波器电路、比较器电路以及高速数字逻辑处理电路；其中：

3、所述信号调理电路，用于将采样的电网电压信号放大，并传输到所述带通滤波器电路；

4、所述带通滤波器电路，用于对所述放大后的电网电压信号进行滤波，并传输到所述比较器电路；

5、所述比较器电路，用于将所述滤波后的电网电压信号变换为矩形波信号，并传输到所述高速数字逻辑处理电路；

6、所述高速数字逻辑处理电路，用于对所述矩形波信号进行处理，以减小所述矩形波信号的延时，获得目标矩形波信号，提供给处理器进行频率测量。

7、可选地，所述信号调理电路包括第一运算放大器，第一电容和第一电阻并联在所述第一运算放大器的反相输入端和所述第一运算放大器的输出端之间；

8、所述第一运算放大器的正电源端与正电源之间串联第二电阻；第二电容和第三电容并联在所述第一运算放大器的正电源端和地之间；

9、所述第一运算放大器的反相输入端与地之间串联第三电阻；所述第一运算放大器的同相输入端连接第四电阻的一端和第四电容的一端，所述第四电阻的另一端为电网电压信号输入端，所述第四电容的另一端接地；

10、所述第一运算放大器的负电源端与负电源之间串联第五电阻；第五电容和第六电容并联在所述第一运算放大器的负电源端和地之间。

11、可选地，所述带通滤波器电路的中心频率为工频50hz，通带为30-80hz。

12、可选地，所述带通滤波器电路包括第二运算放大器；

13、所述第二运算放大器的反相输入端连接第六电阻的一端和第八电容的一端，所述第八电容的另一端与第七电阻的一端、第七电容的一端、第八电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端和所述第七电容的另一端连接所述第二运算放大器的输出端；所述第八电阻的另一端接地；

14、所述第二运算放大器的同相输入端接地。

15、可选地，所述比较器电路包括第一芯片；

16、所述第一芯片的第二端与负电源之间串联第十电阻；第九电阻和第九电容并联在所述第一芯片的第二端与地之间；

17、所述第一芯片的第一端与正电源之间串联第十一电阻；所述第一芯片的第八端与正电源之间串联第十二电阻，第十电容和第十一电容并联在所述第一芯片的第八端和地之间；

18、所述第一芯片的第四端与负电源之间串联第十三电阻，第十二电容和第十三电容并联在所述第一芯片的第四端与地之间；

19、所述第一芯片的第五端、第六端和第七端接地。

20、可选地，所述高速数字逻辑处理电路包括第一二极管和高速数字逻辑器件，其中：

21、所述第一二极管用于对输入信号进行斩波处理；

22、所述高速数字逻辑器件用于将矩形波的延时减小。

23、可选地，所述高速数字逻辑器件的地端接地；所述高速数字逻辑器件的y端连接处理器的输入端和第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端、第十四电容的一端、所述高速数字逻辑器件的电源端与a端连接电源电压；所述第十四电容的另一端接地；所述高速数字逻辑器件的b端连接所述第一二极管的正极和第十五电阻的一端，第一二极管的负极为所述高速数字逻辑处理电路的输入端；第十五电阻的另一端接地。

24、可选地，所述电源电压为5v。

25、可选地，所述正电源电压为+12v，所述负电源电压为-12v。

26、本申请提供一种工频频率测量系统，包括依次电连接的信号调理电路、带通滤波器电路、比较器电路、高速数字逻辑处理电路和处理器；其中：所述信号调理电路，用于将采样的电网电压信号放大，并传输到带通滤波器电路；所述带通滤波器电路，用于对放大后的电网电压信号进行滤波，并传输到比较器电路；所述比较器电路，用于将滤波后的电网电压信号变换为矩形波信号，并传输到高速数字逻辑处理电路；高速数字逻辑处理电路，用于对矩形波信号进行处理，以减小矩形波信号的延时，获得目标矩形波信号，提供给处理器；所述处理器，用于对目标矩形波信号测量频率，可通过硬件电路实时测量输入电压信号的频率，其中通过加入的带通滤波器电路过滤掉低频和高频噪声干扰，采用高速数字逻辑处理电路，将比较器输出矩形波信号的进行修正，即降低其上升沿和下降沿引入的误差，大大提高了测频精度。

技术特征：

1.一种工频频率测量系统，其特征在于，所述系统包括依次电连接的信号调理电路、带通滤波器电路、比较器电路以及高速数字逻辑处理电路；其中：

2.根据权利要求1所述工频频率测量系统，其特征在于，所述信号调理电路包括第一运算放大器，第一电容和第一电阻并联在所述第一运算放大器的反相输入端和所述第一运算放大器的输出端之间；

3.根据权利要求1所述工频频率测量系统，其特征在于，所述带通滤波器电路的中心频率为工频50hz，通带为30-80hz。

4.根据权利要求3所述工频频率测量系统，其特征在于，所述带通滤波器电路包括第二运算放大器；

5.根据权利要求1所述工频频率测量系统，其特征在于，所述比较器电路包括第一芯片；

6.根据权利要求1所述工频频率测量系统，其特征在于，所述高速数字逻辑处理电路包括第一二极管和高速数字逻辑器件，其中：

7.根据权利要求6所述工频频率测量系统，其特征在于，所述高速数字逻辑器件的地端接地；所述高速数字逻辑器件的y端连接处理器的输入端和第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端、第十四电容的一端、所述高速数字逻辑器件的电源端与a端连接电源电压；所述第十四电容的另一端接地；所述高速数字逻辑器件的b端连接所述第一二极管的正极和第十五电阻的一端，第一二极管的负极为所述高速数字逻辑处理电路的输入端；第十五电阻的另一端接地。

8.根据权利要求7所述工频频率测量系统，其特征在于，所述电源电压为5v。

9.根据权利要求2所述工频频率测量系统，其特征在于，所述正电源电压为+12v，所述负电源电压为-12v。

10.根据权利要求1所述工频频率测量系统，其特征在于，所述系统还包括处理器，所述处理器的输入端与所述高速数字逻辑处理电路的输出端连接；

技术总结
本发明实施例公开了一种工频频率测量系统，包括依次电连接的信号调理电路、带通滤波器电路、比较器电路、高速数字逻辑处理电路和处理器；其中：所述信号调理电路，用于将采样的电网电压信号放大，并传输到带通滤波器电路；所述带通滤波器电路，用于对放大后的电网电压信号进行滤波，并传输到比较器电路；所述比较器电路，用于将滤波后的电网电压信号变换为矩形波信号，并传输到高速数字逻辑处理电路；高速数字逻辑处理电路，用于对矩形波信号进行处理，以减小矩形波信号的延时，获得目标矩形波信号，提供给处理器；所述处理器，用于对目标矩形波信号测量频率，可通过硬件电路实时测量输入电压信号的频率，提高测频精度。

技术研发人员：奚鑫泽,邢超,李胜男,马红升,覃日升,许守东,戴云航,李俊鹏
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16