[發明專利]一種濾波無功補償裝置的新型電能測量控制模塊

無效

• 申請號: 201210526754.1
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103018550A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 陳繼軍;劉智棟
• 申請（專利權）人: 樂山晟嘉電氣有限公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 方強

技術領域

本發明涉及低壓濾波無功補償技術，特別是一種濾波無功補償裝置的新型電能測量控制模塊。

背景技術

目前濾波無功補償裝置傳統的電能采樣測量控制方式是通過精密互感器接受外部被測系統電壓、電流信號，經過補償調理電路將信號轉換為電壓信號，該電壓信號通過抗混疊濾波電路濾除高次諧波分量，同時在低通濾波環節和數模轉換環節還需加一個接口電路將低通濾波的輸出信號轉換為適合數模轉換的信號送到A/D模數轉換模塊，經A/D模數轉換模塊將數字量發到主CPU中央處理器上，最后通過CPU中央處理器復雜的程序算法算出各系統參數（電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數、諧波）和反推算波形進行顯示。

電能采樣測量控制信號流程如圖1所示，這種電能采樣方式的控制電路、控制策略和程序算法比較復雜和繁瑣，對編寫的程序要求非常高，而且調試周期長。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，提供了一種濾波無功補償裝置的新型電能測量控制模塊，可以有效簡化采樣測量控制電路，避免濾波無功補償裝置控制系統CPU中央處理器繁瑣復雜的控制計算，滿足濾波無功補償裝置對電網系統電能參數快速采樣測量和波形顯示的要求，調試簡單。

本發明的技術方案如下：

一種濾波無功補償裝置的新型電能測量控制模塊，其特征在于：包括CPU、電源模塊、電壓電阻網絡模塊、電流和電壓的變換模塊、測量模塊，測量模塊與CPU連接，電源模塊、電壓電阻網絡模塊、電流和電壓的變換模塊均連接于測量模塊，其中測量模塊采用DSP芯片，所述DSP芯片采用美國模擬器件ADI公司ADE7880芯片。

所述電源模塊是將交流電源連接在隔離變壓器上，隔離變壓器連接整流橋、濾波器，然后通過通過隔離電源芯片連接至所述DSP芯片。交流電源通過小型的隔離變壓器降壓以后經整流穩壓濾波通過隔離電源芯片供給芯片ADE7880，電源模塊提供+3.3V電壓。隔離變壓器初級次級絕緣在3000V以上，其抗電性能優于GB/T15290標準要求。

所述電壓電阻網絡模塊是包括三組相同結構的電壓采樣電路形成的電阻分壓網絡，電阻分壓網絡的差分電壓信號的輸出端分別連接至芯片ADE7880的VAP、VBP、VCP引腳。

所述電流和電壓的變換模塊包括三組相同的轉換電路，每組轉換電路均包括一一對應的采樣電路和電壓偏置回路，電壓偏置回路設置在采樣電路上，采樣電路的電壓信號的輸出端分別連接至ADE7880的IAP、IAN、IBP、IBN、ICP、ICN引腳；所述電流和電壓的變換模塊是將電流信號經過采樣電路的采樣電阻將電流轉換成電壓信號，電壓偏置回路將電壓信號調整到ADE7880需要的電壓值，采樣電路將調整后的電壓信號進行濾波后輸入到專用測量芯片ADE7880。

本發明的有益效果如下：

本發明采用先進的ADE7880多功能自帶數字處理器DSP計量芯片作為電能采樣測量模塊；該芯片的集成度高；該芯片的性能超越了工業上對電能計量0.2級表的精度和動態的要求，該設計集合全面的測量系統電壓、電流、功率、電力質量分析、實時波形顯示等常用電力參數，為控制器高速分析系統中的電能各項參數基波、諧波分量提供了可能；

采用ADE7880，可以達到高精度、三相電能計量IC的功能，還適合測量各種三線、四線的三相基波、諧波參數和波形。該芯片內置多個24bit二階Σ-Δ型模數轉換器（ADC）、數字積分器、基準電壓源電路及所有必需的信號處理電路，實現總（基波和諧波）有功/視在功率測量和有效值計算，以及基波有功/無功功率測量，還提供瞬時電能質量監測，如瞬時低壓或高壓檢測、瞬時高電流變化、線電壓周期測量以及相電壓與電流之間的角度等，同時ADE7880還具有波形采樣寄存器；該芯片內自帶有一個固定高速運算功能的數字信號處理器（DSP）負責實現各項系統電能參數、波形信號處理。該器件還有兩個中斷請求引腳IRQ0和IRQ1，用來指示一個使能的中斷事件已經發生；

該電能采樣測量模塊的優點是直接把計算好的各項電能參數數字量信號通過I2C（標準數據總線）、HSDC（(高速數據捕獲）接口直接發給CPU進行讀取，使得測量結果的高精度特性、動態特性得以保證，提高整個濾波無功補償裝置的數據在線監測能力，相對于傳統測控采樣方式，控制硬件電路簡單，而其精度高、運行穩定且動態特性好，最大程度的節省了控制系統CPU中央處理器的資源。

附圖說明

圖1為傳統的電能采樣測量控制信號流程示意圖

圖2為本發明的接口示意圖

圖3為本發明電源模塊的電路結構示意圖