[實(shí)用新型]一種不受諧波影響的伏安相位表

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720033093.3
• 申請(qǐng)日: 2007-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201145707Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 穆明健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安愛(ài)邦電氣有限公司
• 主分類號(hào): G01R25/00
• 分類號(hào): G01R25/00
• 代理公司: 西安集思得知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張晉吉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電工測(cè)量?jī)x表，具體地說(shuō)是測(cè)量電參數(shù)的伏安相位表。

背景技術(shù)

目前使用較為普遍的SMG2000等傳統(tǒng)的雙鉗伏安相位表，是繼電保護(hù)工、校表工和線路裝修工的通用測(cè)量工具。該儀表相位測(cè)量部分的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由兩路放大器、兩路比較器、相位差識(shí)別、A/D轉(zhuǎn)換器和微控制器組成。該儀表需要硬件電路來(lái)識(shí)別相位的信號(hào)，其測(cè)量相位的原理是，兩路輸入信號(hào)IN1和IN2，分別經(jīng)過(guò)放大器和比較器識(shí)別出信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)，即將信號(hào)以零點(diǎn)為邊沿轉(zhuǎn)換成矩形波，信號(hào)的正半周為矩形波的高電平，信號(hào)的負(fù)半周為矩形波的低電平。兩路矩形波相鄰下降沿之間的時(shí)間差為兩路信號(hào)的相位差；然后由相位差識(shí)別電路將時(shí)間形式的相位差轉(zhuǎn)化為模擬形式的電壓值；再由處理器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器采集電壓信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換得到信號(hào)的相位差值。即，該電路測(cè)量相位的關(guān)鍵是使用硬件電路中的比較器來(lái)識(shí)別兩路信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)。在輸入信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)正弦波時(shí)，過(guò)零點(diǎn)識(shí)別不會(huì)有問(wèn)題，但是，當(dāng)輸入信號(hào)中諧波含量較大時(shí)，信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)會(huì)發(fā)生偏移，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在半個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)過(guò)零點(diǎn)，導(dǎo)致該電路無(wú)法正確測(cè)量相位。故此，傳統(tǒng)的雙鉗伏安相位表在諧波影響嚴(yán)重時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量信號(hào)的相位。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于改進(jìn)傳統(tǒng)儀表存在的不足，提供不受諧波影響的伏安相位表。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：主要由互感器、I/V轉(zhuǎn)換器、可編程放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微控制器和液晶屏構(gòu)成。互感器用來(lái)轉(zhuǎn)換信號(hào)，將被測(cè)的電壓或電流信號(hào)按一定的比例轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并使被測(cè)信號(hào)與轉(zhuǎn)換后的信號(hào)電氣隔離，該互感器也可以用電阻來(lái)代替；I/V轉(zhuǎn)換器，用來(lái)將互感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；可編程放大器由放大器與數(shù)字電位器構(gòu)成，用來(lái)放大輸入信號(hào)，使之滿足A/D轉(zhuǎn)換后計(jì)算精度的要求；微控制器負(fù)責(zé)控制可編程放大器的增益調(diào)節(jié)和A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)采集，還用于計(jì)算輸入信號(hào)頻率、控制采樣頻率和計(jì)算相位；最后由液晶屏顯示處理結(jié)果。

本實(shí)用新型的工作原理是：兩路被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)各自的互感器后，通過(guò)I/V轉(zhuǎn)換器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后使用可編程放大器進(jìn)行放大；再由微控制器控制A/D轉(zhuǎn)換器分別對(duì)兩路放大后的信號(hào)進(jìn)行采樣、計(jì)算，得到兩路信號(hào)的頻率和可編程放大器的增益設(shè)置值；隨后由微控制器改變兩路可編程放大器的增益，并再次控制A/D轉(zhuǎn)換器分別對(duì)兩路放大后的信號(hào)進(jìn)行采樣；最后微控制器采用快速傅立葉變換方法對(duì)采樣值進(jìn)行處理，得到兩路信號(hào)的相位差值。

微控制器涉及到的特殊算法說(shuō)明：

1.頻率算法推導(dǎo)過(guò)程。

考慮被測(cè)周期信號(hào)x(t)不含諧波情況下如何由一組采樣數(shù)據(jù)計(jì)算出它的實(shí)際頻率f₀。假設(shè)x(t)為正弦波，即x(t)＝sin(2πf₀t+θ)。如果已知被測(cè)頻率f0約等于某個(gè)確定的頻率f，即f₀＝f+Δf，|Δf|＜f₀，令

T＝1/f????①

R=∫-T/2T/2x(t)sin(2πft)dt]]>②