[發明專利]基于FPGA及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器

有效

• 申請號: 201410579354.6
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104297564B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 殳國華;陳敏捷;周平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種電量數字化轉換器，尤其是涉及一種基于FPGA及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器。

背景技術

電網是關系到國民經濟命脈的基礎產業和公用事業。隨著現代科技的進步發展，上世紀以來的供電緊張局面已得到緩解。同時各種新型的用電負荷也迅速發展，計算機技術、通信技術和電力電子新技術在電力系統的應用，使現代電力系統的用電負荷結構發生了巨大變化。各類高科技含量的器件、設備和技術，如各類整流、調壓、變頻裝置及其家用電器等得到廣泛使用。這些用電負荷相對于傳統的機電設備和負荷而言，對電力擾動的敏感性更加突出，其非線性、沖擊性及不平衡性的特性，對電能質量造成了嚴重的污染。其中家庭用電問題是關系著國民經濟生活的一個重要方面。與此同時，諸如ARM、FPGA等微控制器科技迅猛發展，使得電能質量在檢測、監控和分析等方面得到了提高，進而有利于發現用戶供電的問題與規律，改善電能質量。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高了測量精度的基于FPGA及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于FPGA及磁平衡式互感器的電量數字化轉換器，該轉換器與電網連接，其特征在于，所述的轉換器包括相互連接的磁平衡式互感器和FPGA芯片，所述的FPGA芯片包括依次連接的檢測電路、處理電路和抑制信號輸出電路，所述的檢測電路輸入端與磁平衡式互感器連接，所述的抑制信號輸出電路輸出端與磁平衡式互感器連接，所述的磁平衡式互感器與電網連接。

所述的磁平衡式互感器包括兩個，分別與第一磁平衡式互感器和第二磁平衡式互感器，所述的第一磁平衡式互感器的輸入端直接與電網連接，所述的第二磁平衡式互感器的輸入端通過電阻與電網連接，兩個磁平衡式互感器的輸出端均與檢測電路連接。

所述的檢測電路包括電流檢測電路和電壓檢測電路，所述的電流檢測電路與第一磁平衡式互感器連接，所述的電壓檢測電路與第二磁平衡式互感器連接。

每個磁平衡式互感器均包括三個繞組，分別與第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述的第一繞組與電網連接，所述的第二繞組與檢測電路連接，所述的第三繞組與抑制信號輸出電路連接。

所述的處理電路對電信號的處理，包括；計算得到電流、電壓、功率及功率因素參數值，并對采集的信號進行FFT變換，計算出各次諧波含量，得到THD值。

與現有技術相比，本發明設計合理，結構簡單，無需添加外設AD轉換裝置，將磁平衡式互感器直接與FPGA控制芯片互連；通過磁平衡式互感器與FPGA控制芯片的精度與快速處理能力，有效提高檢測精度。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例

電網中的信號電壓都是220V/380V電壓或是更高，利用現有的電子裝置進行測量，無法進行直接測量，利用繞組線圈感應電流將電網信號變為可測的電流信號傳送到裝置中。本發明采用磁平衡式互感器。將電網信號接入到磁平衡式互感器的原邊線圈，通過產生的感應電流接入到FPGA芯片，完成對電流信號的檢測；將電網電壓信號通過串聯一個電阻R轉變為電流信號后，同樣通過一個磁平衡式互感器可測得具體大小。

如圖1所示，本發明電量數字化轉換器，包括相互連接的磁平衡式互感器和FPGA芯片3，所述的FPGA芯片3包括依次連接的檢測電路、處理電路33和抑制信號輸出電路34，所述的檢測電路輸入端與磁平衡式互感器連接，所述的抑制信號輸出電路輸出端與磁平衡式互感器連接，所述的磁平衡式互感器與電網連接。

所述的磁平衡式互感器包括兩個，分別與第一磁平衡式互感器1和第二磁平衡式互感器2，所述的第一磁平衡式互感器1的輸入端直接與電網連接，所述的第二磁平衡式互感器2的輸入端通過電阻與電網連接，兩個磁平衡式互感器的輸出端均與檢測電路連接。

所述的檢測電路包括電流檢測電路31和電壓檢測電路32，所述的電流檢測電路31與第一磁平衡式互感器1連接，所述的電壓檢測電路32與第二磁平衡式互感器2連接。

每個磁平衡式互感器均包括三個繞組，分別與第一繞組、第二繞組和第三繞組，所述的第一繞組與電網連接，所述的第二繞組與檢測電路連接，所述的第三繞組與抑制信號輸出電路連接。