[發(fā)明專利]一種小型發(fā)電機(jī)構(gòu)成的電網(wǎng)電參數(shù)測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310333435.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103389412B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃德晃;楊與增;潘鳳;吳琇塃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧德市星匯信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02;G01R19/25;G01R21/133
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)電參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域，特別是小型發(fā)電機(jī)構(gòu)成的電網(wǎng)電參數(shù)測(cè)量方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的電網(wǎng)參數(shù)測(cè)量是以電參數(shù)專用芯片、運(yùn)放、比較器、電壓互感器、電流互感器等組成電網(wǎng)綜合參數(shù)的測(cè)量。其不僅成本高，而且電路復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種電網(wǎng)電參數(shù)測(cè)量方法和裝置，特別是為了解決小型發(fā)電機(jī)在諧波大、波形畸變嚴(yán)重情況下的交流電壓、電流、頻率、功率、功率因素的測(cè)量方法，本裝置可測(cè)量完整的電參數(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)為發(fā)電機(jī)的電壓自動(dòng)控制（AVR)提供準(zhǔn)確的電壓電流取樣數(shù)據(jù)。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種電網(wǎng)電參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于：提供一MCU；提供一頻率采樣電路與所述MCU連接；采用分流取樣，經(jīng)運(yùn)放調(diào)理成過(guò)零點(diǎn)電位為Vcc/2的電壓信號(hào)，其幅值范圍調(diào)理到與被測(cè)電流量程范圍相適應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)給MCU的AD1口；采用分壓取樣，經(jīng)運(yùn)放調(diào)理成過(guò)零點(diǎn)電位為Vcc/2的電壓信號(hào)，其幅值范圍調(diào)理到與被測(cè)電壓量程范圍相適應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)給MCU的AD2口；所述MCU將接收的數(shù)據(jù)經(jīng)FFT運(yùn)算，獲得電網(wǎng)的頻率、電壓、電流、功率因素及有功功率參數(shù)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的頻率采樣電路包括一交流輸入端、電阻R11、電阻R12、電阻R13、二極管D1、二極管D2以及一輸出端；所述的交流輸入端經(jīng)電阻R11、電阻R12、電阻R13與所述二極管D2的正極、二極管D1的負(fù)極連接；所述二極管D2的負(fù)極接VCC；二極管D1的正極接地；所述的輸出端與所述二極管D2的正極連接。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述電壓計(jì)算是根據(jù)所述MCU配合所述頻率采樣電路測(cè)出的頻率，作為定時(shí)器采樣依據(jù)，連續(xù)4個(gè)周波128個(gè)點(diǎn)采樣；將AD采樣到的數(shù)組經(jīng)數(shù)字濾波，并進(jìn)行快速傅里葉變換；變換數(shù)組的模值即電壓基波及各次諧波的有效值；具體算法如下：

VolAmplitude=sqrt(VolComplex[n].Real*VolComplex[n].Real+VolComplex[n].Imag*VolComplex[n].Imag);

Voltage?=?VolAmplitude/(FFT_N>>1);

其中：FFT_N：總共采樣點(diǎn)數(shù)；Voltage：第n次諧波電壓有效值；VolComplex[n].Real：快速傅里葉變換后，第n個(gè)數(shù)組的實(shí)數(shù)部分；VolComplex[n].Imag：快速傅里葉變換后，第n個(gè)數(shù)組的虛數(shù)部分。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述電流計(jì)算是根據(jù)所述MCU配合所述頻率采樣電路測(cè)出的頻率，作為定時(shí)器采樣依據(jù)，連續(xù)4個(gè)周波128個(gè)點(diǎn)采樣；將AD采樣到的數(shù)組經(jīng)數(shù)字濾波，并進(jìn)行快速傅里葉變換；變換數(shù)組的模值即電流基波及各次諧波的有效值；具體算法如下：

CurAmplitude=sqrt(CurComplex[n].Real*CurComplex[n].Real+CurComplex[TAn].Imag*CurComplex[n].Imag);?Current?=?CurAmplitude/(FFT_N>>1);

其中：FFT_N：總共采樣點(diǎn)數(shù)；Current?：第n次諧波電流有效值；CurComplex[n].Real：快速傅里葉變換后，第n個(gè)數(shù)組的實(shí)數(shù)部分；CurComplex[n].Imag：快速傅里葉變換后，第n個(gè)數(shù)組的虛數(shù)部分。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述功率因素即當(dāng)前瞬時(shí)功率因數(shù)，具體算法如下：

VolAngle=atan2(VolComplex.Imag,VolComplex.Real);?CurAngle=atan2(CurComplex.Imag,CurComplex.Real);

DeltaAngle=cos(VolAngle-CurAngle);其中VolAngle：電壓的初始相位；CurAngle：電流的初始相位；DeltaAngle：電壓電流的相差既當(dāng)前瞬時(shí)功率因數(shù)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述有功功率為視在功率與功率因素的乘積；具體算法如下：?Power=Voltage*Current*DeltaAngle；其中Power：有功功率。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的電流取樣與電壓取樣電路采用單電源供電，所述Vcc是3.3V或5V。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述?MCU的ADC是12位以上，采樣速率是300K以上，具備32位浮點(diǎn)運(yùn)算能力。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，分流取樣是采用非隔離康銅絲電阻分流取樣。