[發(fā)明專利]交直流通用的電壓真有效值變送器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410637590.9
• 申請(qǐng)日: 2014-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104515898A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹達(dá);周乾;楊丹萍;曹祎;朱彬若
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江涵普電力科技有限公司
• 主分類號(hào): G01R19/22
• 分類號(hào): G01R19/22
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變送器，尤其涉及一種交直流通用的電壓真有效值變送器。

背景技術(shù)

目前，常規(guī)交流電壓變送器往往采用電壓互感器方式進(jìn)行信號(hào)采樣，而常規(guī)電壓互感器對(duì)于采樣信號(hào)的頻率是有限制的，頻率太低或太高均無(wú)法正常工作，受制于這些原因，常規(guī)交流電壓變送器的輸入信號(hào)頻率一般局限在45Hz到55Hz。而發(fā)電機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行是需要一定時(shí)間的，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，輪機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)從零逐漸往上升，相應(yīng)的電壓頻率也會(huì)逐漸上升，直到最后穩(wěn)定到50Hz左右。因此在發(fā)電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，電壓頻率是非常低的，甚至不到5Hz，故常規(guī)的電壓變送器無(wú)法測(cè)量發(fā)電機(jī)啟動(dòng)階段的低頻電壓信號(hào)，無(wú)法對(duì)發(fā)電機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)定工作這一過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決原有電壓變送器的輸入信號(hào)電壓頻率局限于較窄的頻率范圍，無(wú)法測(cè)量發(fā)電機(jī)啟動(dòng)階段的低頻電壓信號(hào)，無(wú)法對(duì)發(fā)電機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)定工作這一過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控的技術(shù)問(wèn)題；提供一種交直流通用的電壓真有效值變送器，其能測(cè)量頻率變化范圍較大的電壓信號(hào)，尤其能測(cè)量發(fā)電機(jī)啟動(dòng)階段的低頻電壓信號(hào)，能對(duì)發(fā)電機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)定工作這一過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控，并且交直流信號(hào)通用。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：本發(fā)明包括電壓信號(hào)采樣模塊、真有效值轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)隔離模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和信號(hào)變送輸出模塊及為變送器提供工作電壓的前級(jí)電源模塊和后級(jí)電源模塊，電壓信號(hào)采樣模塊的輸入端和待測(cè)電壓信號(hào)相連，電壓信號(hào)采樣模塊的輸出端和真有效值轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，真有效值轉(zhuǎn)換模塊的輸出端和信號(hào)隔離模塊的輸入端相連，信號(hào)隔離模塊的輸出端和信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端和信號(hào)變送輸出模塊的輸入端相連，信號(hào)變送輸出模塊的輸出端和變送器的電壓變送輸出接線端子相連，前級(jí)電源模塊的輸出端分別和所述的電壓信號(hào)采樣模塊、真有效值轉(zhuǎn)換模塊的工作電壓輸入端及信號(hào)隔離模塊輸入側(cè)的工作電壓輸入端相連，后級(jí)電源模塊的輸出端分別和所述的信號(hào)隔離模塊輸出側(cè)的工作電壓輸入端及信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)變送輸出模塊的工作電壓輸入端相連。待測(cè)電壓信號(hào)(如發(fā)電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的電壓信號(hào))的高端和低端連接到電壓信號(hào)采樣模塊的兩個(gè)輸入端，額定幅值量程范圍內(nèi)且頻率為0～2000Hz的電壓經(jīng)電壓信號(hào)采樣模塊處理，輸出滿足真有效值轉(zhuǎn)換模塊額定幅值范圍的電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)再由真有效值轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的直流電壓信號(hào)輸出，并且真有效值轉(zhuǎn)換模塊還在電壓輸入信號(hào)為零時(shí)提供直流信號(hào)。真有效值轉(zhuǎn)換模塊輸出的直流電壓信號(hào)經(jīng)信號(hào)隔離模塊輸送給信號(hào)調(diào)理模塊，能夠有效地物理隔離信號(hào)隔離模塊的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，從而有效地減少兩個(gè)信號(hào)間的相互干擾。信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)輸入的電壓進(jìn)行調(diào)理，再經(jīng)信號(hào)變送輸出模塊的處理，轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)變送輸出。在信號(hào)調(diào)理模塊和信號(hào)變送輸出模塊一起作用下，使輸入給信號(hào)調(diào)理模塊的電壓信號(hào)的零值和100％額定滿度信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為4mADC和20mADC，從而使電壓輸入信號(hào)從零到額定幅值滿度值線性增長(zhǎng)時(shí)，4～20mADC輸出信號(hào)也隨著線性增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)電壓真有效值的變送輸出。本發(fā)明能測(cè)量頻率在0～2000Hz范圍內(nèi)變化的電壓信號(hào)，因此能測(cè)量發(fā)電機(jī)啟動(dòng)階段的低頻電壓信號(hào)，能對(duì)發(fā)電機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)定工作這一過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控，并且交直流信號(hào)通用。本技術(shù)方案中，采用前級(jí)電源模塊和后級(jí)電源模塊分開(kāi)給相應(yīng)電路模塊供電，前級(jí)電源模塊和后級(jí)電源模塊相互隔離，起到更好的電源隔離作用，大大減少干擾，提高電壓測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

作為優(yōu)選，所述的電壓信號(hào)采樣模塊包括壓敏電阻P1、壓敏電阻P2、電感L1、電感L2、電阻R1～電阻R4、穩(wěn)壓管D1、穩(wěn)壓管D2和電容C1、電容C2，壓敏電阻P1的兩端分別和所述的待測(cè)電壓信號(hào)的兩端相連，壓敏電阻P1的一端經(jīng)電感L1和電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端經(jīng)電阻R2及電阻R3輸出采樣電壓IN-V，壓敏電阻P1的另一端經(jīng)電感L2和所述的前級(jí)電源模塊的輸出地端GND相連，電感L1和電阻R1的并接點(diǎn)經(jīng)電容C2和前級(jí)電源模塊的輸出地端GND相連，前級(jí)電源模塊的輸出地端GND經(jīng)電容C1接地，采樣電壓IN-V和前級(jí)電源模塊的輸出地端GND之間連接有電阻R4和壓敏電阻P2的并聯(lián)電路，穩(wěn)壓管D1的負(fù)極和穩(wěn)壓管D2的負(fù)極相連，穩(wěn)壓管D1的正極接采樣電壓IN-V，穩(wěn)壓管D2的正極和前級(jí)電源模塊的輸出地端GND相連。壓敏電阻P1、壓敏電阻P2也叫突波吸收器。頻率為0～2000Hz的待測(cè)電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓信號(hào)采樣模塊的過(guò)濾和電阻分壓后，輸出滿足真有效值轉(zhuǎn)換模塊額定幅值范圍的采樣電壓IN-V。