基于pwm的电子式电压互感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到电力设备，尤其是基于PffM的电子式电压互感器。
【背景技术】
[0002]电压互感器主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。现有的电压互感器主要由一次线圈、二次线圈、铁芯和绝缘组成。但是这种电压互感器存在磁路不封闭、漏磁量大的缺陷。而且电压互感器的电压转化比例是预先设定的，无法进行调节。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供基于PWM的电子式电压互感器，通过电压互感器进行采样、放大、PWM调制，电压互感器的输入量程可变，实现电压转化比例的可调。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]基于PffM的电子式电压互感器，包括电压互感器检测单元和变送单元，所述电压互感器检测单元包括采样部分、脉宽调制芯片和电压跟随器，所述采样部分连接脉宽调制芯片，所述脉宽调制芯片的误差放大器连接电压跟随器，所述采样部分由多个电阻串联组成。通过采样部分将三相电压减压，再通过脉宽调制芯片根据误差放大器的输入电压转化成占空比为0-90 %的P丽信号，脉宽调制芯片的输入信号范围为0.5-3.5V，且输出的P丽信号占空比与输入信号成线性关系，实现电压转化比例的可调。
[0006]在一种优选的实施方式中，所述电压互感器检测单元的数量为两组，两组电压互感器检测单元的采样部分分别与三相电压中的R、T相连接。
[0007]在一种优选的实施方式中，还包括电源部分，所述电源部分连接三相电压中的R相或T相，所述电源部分连接脉宽调制芯片。电源部分直接通过三相电源的R相或T相提供，无须单独提供外置电源。
[0008]在一种优选的实施方式中，还包括变送单元、微控制单元和数字模拟转换器，所述脉宽调制芯片连接至变送单元，所述变送单元连接微控制单元，所述变送单元连接数字模拟转换器。通过微控制单元使信号的转化线型度< ± I %，保证输出的三相电压值的有效准确。
[0009]在一种优选的实施方式中，所述脉宽调制芯片的振荡器频率为ΙΟΚΗζ。
[0010]在一种优选的实施方式中，所述脉宽调制芯片通过光纤连接至变送单元。脉宽调制芯片与变送单元之间采用光纤连接，完全隔离电气，且保证长距离传输。
[0011]在一种优选的实施方式中，所述变送单元包括光敏管、运算放大器和滤波电路，所述脉宽调制芯片连接所述光敏管、运算放大器、滤波电路，所述滤波电路连接所述微控制单元。光敏管用于放大电流，运算放大器对PWM信号进行放大，滤波电路对PWM信号进行过滤。
[0012]本实用新型的有益效果为:
[0013]通过采样部分将三相电压减压，再通过脉宽调制芯片根据误差放大器的输入电压转化成占空比为0-90 %的Pmi信号，脉宽调制芯片的输入信号范围为0.5-3.5V，且输出的PWM信号占空比与输入信号成线性关系，实现电压转化比例的可调。脉宽调制芯片的输出PffM波频率高达300KHz，系统延迟时间3.3uSec.，相位差0.05°，检测精度< ±0.5%。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
[0015]图1是本实用新型的电压互感器检测单元的电路图；
[0016]图2是本实用新型的转化输出单元的电路图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型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。
[0018]结合图1-2所示，本实施的基于Pmi的电子式电压互感器，包括电压互感器检测单元和转化输出单元。电压互感器检测单元包括采样部分、脉宽调制芯片和电压跟随器。电压互感器检测单元包括两组，其中，采样部分一由九个电阻RR1-RR9串联组成，串联后的总电阻值为18ΜΩ。采样部分二由九个电阻RT1-RT9串联组成，串联后的总电阻值为18ΜΩ。三相电的R相连接采样部分一，T相连接采样部分二，S相接地。采样部分一连接脉宽调制芯片一，脉宽调制芯片一的误差放大器连接电压跟随器。采样部分二连接脉宽调制芯片二，脉宽调制芯片二的误差放大器连接另一电压跟随器。脉宽调制芯片一的+5V参考电源与电阻R1、R2组成偏置电路将采样电路一的± 1.5V抬高至0.5-3.5V，偏置电压2V。脉宽调制芯片二的+5V参考电源与电阻R1’、R2’组成偏置电路，实现相同的功能。脉宽调制芯片一的输出端经光敏管连接至光纤，再连接转化输出单元。转化输出单元包括光敏管、运算放大器、滤波电路连接、微控制单元和数字模拟转换器。光敏管、运算放大器、滤波电路连接至微控制单元的CCPl端口。脉宽调制芯片二也通过同样的方式连接至微控制单元的CCP2端口。微控制单元的SPI端口连接数字模拟转换器。
[0019]为了减少本实用新型体积，避免外置电源，在一种实施方式中，包括电源部分，电源部分包括电阻、变压器、二级管和电容组成。电阻RL1-RL9串联，一端连接三相电源的R相，另一端连接变压器Tl、经二极管BI转化成直流电，直流电存储在两个并联的电容Cl和C2上，电容Cl、C2连接到脉宽调制芯片一、二，为其提供工作电源。
[0020]本实用新型的工作原理如下:
[0021]采样部分通过电阻分压的方式将电压减为±1.5V以提供给脉宽调制芯片，脉宽调制芯片根据偏置电路将电压的土 1.5V抬高至0.5-3.5V。同时脉宽调制芯片根据误差放大器输入的0.5-3.5V的线形转化成占空比为0-90%的PffM信号，并通过光敏管放大通过光纤输送到光敏管、运算放大器和滤波电路进行信息放大、滤波，再输送到微控制单元，微控制单元将占空比0-95 %的HVM转化为12b i t的数据，然后经12b i t串行DAC1、DAC2，通过放大后转变为三相100V输出。同时，微控制单元对接受到的数据进行积分运算，计算出三相电压的真有效值，然后经12b i t串行DAC3、DAC4、DAC5通过V/1转换输出4_20mA。
[0022]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.基于pmi的电子式电压互感器，其特征在于:包括电压互感器检测单元，所述电压互感器检测单元包括采样部分、脉宽调制芯片和电压跟随器，所述采样部分连接脉宽调制芯片，所述脉宽调制芯片的误差放大器连接电压跟随器，所述采样部分由多个电阻串联组成。2.根据权利要求1所述的基于Pmi的电子式电压互感器，其特征在于:所述电压互感器检测单元的数量为两组，两组电压互感器检测单元的采样部分分别与三相电压中的r、t相连接。3.根据权利要求1或2所述的基于PffM的电子式电压互感器，其特征在于:还包括电源部分，所述电源部分连接三相电压中的R相或T相，所述电源部分连接脉宽调制芯片。4.根据权利要求2所述的基于PffM的电子式电压互感器，其特征在于:还包括变送单元、微控制单元和数字模拟转换器，所述脉宽调制芯片连接至变送单元，所述变送单元连接微控制单元，所述变送单元连接数字模拟转换器。5.根据权利要求1或2所述的基于PffM的电子式电压互感器，其特征在于:所述脉宽调制芯片的振荡器频率为I OKHz。6.根据权利要求4所述的基于HVM的电子式电压互感器，其特征在于:所述脉宽调制芯片通过光纤连接至变送单元。7.根据权利要求6所述的基于HVM的电子式电压互感器，其特征在于:所述变送单元包括光敏管、运算放大器和滤波电路，所述脉宽调制芯片连接所述光敏管、运算放大器、滤波电路，所述滤波电路连接所述微控制单元。
【专利摘要】本实用新型提供基于PWM的电子式电压互感器，包括电压互感器检测单元和变送单元，所述电压互感器检测单元包括采样部分、脉宽调制芯片和电压跟随器，所述采样部分连接脉宽调制芯片，所述脉宽调制芯片的误差放大器连接电压跟随器，所述采样部分由多个电阻串联组成。本实用新型通过采样部分将三相电压减压，再通过脉宽调制芯片根据误差放大器的输入电压转化成占空比为0-90％的PWM信号，脉宽调制芯片的输入信号范围为0.5-3.5V，且输出的PWM信号占空比与输入信号成线性关系，实现电压转化比例的可调。
【IPC分类】G01R19/00, G01R15/04
【公开号】CN205301411
【申请号】
【发明人】王章才, 雷莉莉, 张德勤
【申请人】成都派德克电力电子科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月11日