[實用新型]一種不受諧波影響的伏安相位表

無效

• 申請號: 200720033093.3
• 申請日: 2007-12-10
• 公開（公告）號: CN201145707Y
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 穆明健
• 申請（專利權）人: 西安愛邦電氣有限公司
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 西安集思得知識產權代理有限公司
• 代理人: 張晉吉

技術領域

本實用新型涉及一種電工測量儀表，具體地說是測量電參數的伏安相位表。

背景技術

目前使用較為普遍的SMG2000等傳統的雙鉗伏安相位表，是繼電保護工、校表工和線路裝修工的通用測量工具。該儀表相位測量部分的電路結構如圖1所示，主要由兩路放大器、兩路比較器、相位差識別、A/D轉換器和微控制器組成。該儀表需要硬件電路來識別相位的信號，其測量相位的原理是，兩路輸入信號IN1和IN2，分別經過放大器和比較器識別出信號的過零點，即將信號以零點為邊沿轉換成矩形波，信號的正半周為矩形波的高電平，信號的負半周為矩形波的低電平。兩路矩形波相鄰下降沿之間的時間差為兩路信號的相位差；然后由相位差識別電路將時間形式的相位差轉化為模擬形式的電壓值；再由處理器通過A/D轉換器采集電壓信號，通過轉換得到信號的相位差值。即，該電路測量相位的關鍵是使用硬件電路中的比較器來識別兩路信號的過零點。在輸入信號為標準正弦波時，過零點識別不會有問題，但是，當輸入信號中諧波含量較大時，信號的過零點會發生偏移，嚴重時會在半個周期內出現多個過零點，導致該電路無法正確測量相位。故此，傳統的雙鉗伏安相位表在諧波影響嚴重時，無法準確測量信號的相位。

發明內容

本實用新型的目的在于改進傳統儀表存在的不足，提供不受諧波影響的伏安相位表。

本實用新型是這樣實現的：主要由互感器、I/V轉換器、可編程放大器、A/D轉換器、微控制器和液晶屏構成。互感器用來轉換信號，將被測的電壓或電流信號按一定的比例轉換為電流信號，并使被測信號與轉換后的信號電氣隔離，該互感器也可以用電阻來代替；I/V轉換器，用來將互感器輸出的電流信號轉化為電壓信號；可編程放大器由放大器與數字電位器構成，用來放大輸入信號，使之滿足A/D轉換后計算精度的要求；微控制器負責控制可編程放大器的增益調節和A/D轉換器進行信號采集，還用于計算輸入信號頻率、控制采樣頻率和計算相位；最后由液晶屏顯示處理結果。

本實用新型的工作原理是：兩路被測信號經過各自的互感器后，通過I/V轉換器將電流信號轉換為電壓信號，然后使用可編程放大器進行放大；再由微控制器控制A/D轉換器分別對兩路放大后的信號進行采樣、計算，得到兩路信號的頻率和可編程放大器的增益設置值；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轉換器分別對兩路放大后的信號進行采樣；最后微控制器采用快速傅立葉變換方法對采樣值進行處理，得到兩路信號的相位差值。

微控制器涉及到的特殊算法說明：

1.頻率算法推導過程。

考慮被測周期信號x(t)不含諧波情況下如何由一組采樣數據計算出它的實際頻率f₀。假設x(t)為正弦波，即x(t)＝sin(2πf₀t+θ)。如果已知被測頻率f0約等于某個確定的頻率f，即f₀＝f+Δf，|Δf|＜f₀，令

T＝1/f????①

R=∫-T/2T/2x(t)sin(2πft)dt]]>②