专利名称：电能质量监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监控装置，特别涉及一种运用于三相交流电的电能质量 监控装置。
背景技术：
随着工业生产和电力电子技术的飞速发展，在钢铁、冶金、石油、化工等 工业领域，电气设备、电力电子变换装置日益普及，变频装置、整流装置等非 线性负荷的接入，给电网注入了大量的电力谐波。电力谐波干扰导致电气设备 异常和事故有逐年增长的趋势，电力系统谐波已成为威胁电力系统和其它用电 负荷安全运行的"电力公害"。
目前电力的监测系统主要是测量电流、电压的有效值，而无法显示电流的 波形、频谱图、电能质量重点参数的报表以及各高次谐波电流的含有率等；同 时需要对电能质量改善前后的电流进行对比分析，从而对电能质量改善装置的 运行状况实时监控。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种电能质量监控装置，能够测量三相电压的有效 值，也能测量三相电压的频率、周期及三相电流的波形、频谱等数据。 上述目的通过以下技术方案实现
一种电能质量监控装置，包括三相电压输入端、改善前的三相电流输入端、 与所述三相电压输入端连接的三相电压有效值测量电路，还包括第一放大滤 波电路，设置在三相电压输入端与主控芯片之间，对三相电压采样信号进行放 大及滤波处理，生成与A、 B、 C三相电压信号分别同步的电压同步信号，并输 入给主控芯片作为模数转换芯片对电流信号采集的同步信号；第二放大滤波电 路，设置在改善前的三相电流输入端与模数转换芯片之间，对改善前的三相电 流采样信号进行放大及滤波处理，并输入给模数转换芯片；模数转换芯片，将
4来自第二放大滤波电路的信号转换成数字数据；主控芯片，接收所述三相电压 有效值、电压同步信号，根据电压同步信号同步控制模数转换芯片的数字数据 的处理；存储芯片，用于存储所述数字数据；译码器，辅助主控芯片控制模数 转换芯片和对所述数字数据分配存储芯片的存储单元；第一通讯芯片，用于实 现主控芯片与上位机的通讯；及上位机，用于处理接收到的数据并显示数据及 电流的波形。
由上述方案可知，本实用新型通过模数转换芯片对三相电流进行同步采集 和转换、译码器配合主控芯片把大量的数字数据存到存储芯片、主控芯片利用 傅立叶变换算法对采样的数据数字进行频谱分析，从而计算三相电流的基波以 及各次谐波等，并通过上位机来显示电流的波形以及数据等。
为了使本实用新型能对电能质量改善前后的电流进行对比分析，从而对电 能质量改善装置的运行状况实时监控，本实用新型的进一步方案是，还包括 改善后的三相电流输入端；第四放大滤波电路，设置在改善后的三相电流输入 端与模数转换芯片之间，对改善后的三相电流采样信号进行放大及滤波处理， 并输入给模数转换芯片；及第二通讯芯片，连接主控芯片与上位机，用于把对 改善后的三相电流信号进行处理得出的数据及所述电压有效值传给上位机。该 方案通过设置对改善后的三相电流的采集及处理，能让工作人员更好了解电能 质量的改善情况以及对电能质量改善装置的运行状况实时监控。
所述电压电路具体包括与所述三相电压输入端依次连接的第四放大滤波电 路、用于计算电压有效值的电能测试芯片。
作为本实用新型的进一步方案是，所述电能测试芯片与所述主控芯片之间 采用SPI通讯线连接。
所述译码器具体为一复杂可编程逻辑器件。
所述通讯芯片具体为MAX485芯片。
图1为本实用新型的电路结构图。
具体实施方式
参见图1，本实施例提供的电能质量监控装置包括改善前的三相电流输入 端、改善后的三相电流输入端、三相电压输入端、四个放大滤波电路、电能测 试芯片、模数转换芯片、译码器、主控芯片、存储芯片、第一通讯芯片、第二 通讯芯片；其中，第一放大滤波电路设置在三相电压输入端与主控芯片之间，
第二放大滤波电路设置在改善前的三相电流输入端与模数转换芯片之间，第三 放大滤波电路设置在改善后的三相电流输入端与模数转换芯片之间，第四放大
滤波电路与电能测试芯片组成三相电压有效值测量电路，通讯芯片为MAX485 芯片，译码器为可编程逻辑器件，主控芯片为TMS320F28335。
由于本实用新型在实施中，需要存储大量的数据，因此通过设置译码器配 合主控芯片分配存储芯片的地址，可以很好解决大量的数据的存储。
本实用新型的工作原理与过程
对电能质量的改善前后的A、 B、 C三相电流信号共六路信号分别经过电流 传感器进行采样，然后经过放大滤波电路处理后进入模数转换芯片AD7892，模 数转换芯片AD7892对六路电流信号进行采样和转换成数字数据，再送入主控 心片。
A、 B、 C三相电压信号经过第四放大滤波电路处理后经过电能测试芯片 ADE7758得出电压的有效值，主控芯片TMS320F28335通过其SPI串行通讯接 口实时读取电压的有效值。
此时，A、 B、 C三相电压信号经过第一放大滤波电路处理，产生和电压频 率相同的方波进入主控芯片TMS320F28335的外部中断引脚，作为模数转换芯 片AD7892对电流信号采集的同步信号，同步信号包括与A、 B、 C三相电压信 号分别同步的同步信号，主控芯片TMS320F28335在每一相同步信号的每个上 升沿时产生一个中断，并开始控制模数转换芯片AD7892对对应的电流信号进 行采集，以实现电流的采集与电压同步，例如，根据A相电压的同步信号控制 模数转换芯片对A相电流进行采集；主控芯片TMS320F28335并启动其内部的 定时器，对每一相同步信号的两次相邻中断的时间间隔计时，依次可以计算出 电压的频率和周期；主控芯片TMS320F28335通过译码器发出片选信号，从而 选中模数转换芯片，主控芯片TMS320F28335启动其内部的PWM (脉宽调制) 功能，在每一相的每个电压周期(即两次相邻中断的时间间隔)内产生512个脉冲，作为模数转换芯片AD7892的采样控制信号，也就是说，在每一相的每 个电压周期内，对每一相的两路电流信号分别进行采样512个点；每次模数转 换完成后会产生一个脉冲，此脉冲就会触发主控芯片，主控芯片就会把相应的 地址代码给译码器，译码器将地址代码转换成地址有效信号，从而选中存储芯 片的存储单元，主控芯片就从模数转换芯片取出数字数据存入该存储单元；主 控芯片对采集到的数字数据进行傅立叶变换计算，求出每一路电流的基波、3次 到25次的谐波等数据；主控芯片通过其异步通讯接口 SCI与两个MAX485芯片 连接，进而与上位机通讯，上位机可以是PC机，主控芯片接到上位机的命令后， 将处理完后的数据按照电能质量改善的前后，分别通过两个MAX485芯片传给 上位机，以便于上位机对电流电压信号进行处理分析，用户可以通过上位机可 了解到电压的有效值和频率、改善前后的电流的波形和数据、各高次谐波电流 的含有率等，以实现对电能质量改善装置与用电设备的运行状况实时监控。
本实用新型不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动 的简单替换，应当属于本实用新型揭露的范围。
权利要求1、一种电能质量监控装置，包括三相电压输入端、改善前的三相电流输入端、与所述三相电压输入端连接的三相电压有效值测量电路，其特征在于，还包括第一放大滤波电路，设置在三相电压输入端与主控芯片之间，对三相电压采样信号进行放大及滤波处理，生成与A、B、C三相电压信号分别同步的电压同步信号，并输入给主控芯片作为模数转换芯片对电流信号采集的同步信号；第二放大滤波电路，设置在改善前的三相电流输入端与模数转换芯片之间，对改善前的三相电流采样信号进行放大及滤波处理，并输入给模数转换芯片；模数转换芯片，将来自第二放大滤波电路的信号转换成数字数据；主控芯片，接收所述三相电压有效值、电压同步信号，根据电压同步信号同步控制模数转换芯片的数字数据的处理；存储芯片，用于存储所述数字数据；译码器，辅助主控芯片控制模数转换芯片和对所述数字数据分配存储芯片的存储单元；第一通讯芯片，用于实现主控芯片与上位机的通讯；及上位机，用于处理接收到的数据并显示数据及电流的波形。
2、 根据权利要求l所述的电能质量监控装置，其特征在于，还包括改善后的三相电流输入端；第三放大滤波电路，设置在改善后的三相电流输入端与模数转换芯片之间，对改善后的三相电流采样信号进行放大及滤波处理，并输入给模数转换芯片；及第二通讯芯片，连接主控芯片与上位机，用于把对改善后的三相电流信号进行处理得出的数据及所述电压有效值传给上位机。
3、 根据权利要求1或2所述的电能质量监控装置，其特征在于，所述三相电压有效值测量电路包括依次连接的第四放大滤波电路、用于计算电压有效值的电能测试芯片。
4、 根据权利要求3所述的电能质量监控装置，其特征在于，所述电能测试芯片与所述主控芯片之间采用SPI通讯线连接。
5、 根据权利要求1或2所述的电能质量监控装置，其特征在于，所述译码器为可编程逻辑器件。
6、 根据权利要求1或2所述的电能质量监控装置，其特征在于，所述主控芯片为TMS320F28335。
7、根据权利要求1或2所述的电能质量监控装置，其特征在于，所述通讯芯片为MAX485芯片。
专利摘要本实用新型涉及一种电能质量监控装置，包括三相电压输入端、改善前的三相电流输入端、与三相电压输入端连接的测量三相电压有效值测量电路、第一放大滤波电路、第二放大滤波电路、模数转换芯片、主控芯片、存储芯片、译码器、第一通讯芯片、上位机。本实用新型通过模数转换芯片对三相电流进行同步采集和转换、译码器配合主控芯片把大量的数字数据存到存储芯片、主控芯片利用傅立叶变换算法对采样的数据数字进行频谱分析，从而计算三相电流的基波以及各次谐波等，并通过上位机来显示电流的波形以及数据等。本实用新型还可以实现电能改善前后的电流对比分析，从而使工作人员了解电能质量的改善情况。
文档编号G05B19/048GK201387550SQ200920055110
公开日2010年1月20日 申请日期2009年4月22日 优先权日2009年4月22日
发明者张晨昊, 王应亮, 谭东旭 申请人:诺比节能科技(珠海)有限公司