[實用新型]一種電流信號采集裝置

有效

• 申請號: 201420567285.2
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN204142832U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 初蕊;曹洋;楊磊;陳潔蓮;徐振;曾迪暉;王桂華;陶洪亮;周成;孫茂;蔡宇峰;郭民
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術領域

本實用新型主要涉及到電流采樣電路領域，特指一種電流信號采集裝置。

背景技術

在現有的工業裝置中，常規的電流采集方法是通過互感器進行電流信號的采集，但是常用的互感器采集輸入信號浮動范圍小、線性度不高，封裝偏大，不利于插件的小型化，而且互感器的本質為變壓器，其變比受匝數影響；且互感器個體差異較大，每一批、甚至每個器件的相移都不同。因此更高精度的電流采集方法、更寬輸入范圍、具有過流保護、速斷保護功能的電流采集方法成為提高系統精度和可靠性的一項重要方法。

對于整流器裝置、功補裝置等工業裝置都需要檢測電流互感器的輸出電流，將檢測到的交流側電流作為反饋信號從而進行閉環控制，如何保證電流信號的精度，支持不同大小的電流信號的采集，對采集到的信號進行濾波、轉換對提升整個控制系統的可靠性是極其重要的。

目前針對電流信號的采集方法有很多，例如：

如公告號為CN200979570Y的中國實用新型專利《一種新型三相電流檢測電路》，該實用新型通過電流電壓轉換電阻將輸入的電流信號轉變為電壓信號，再將電壓分壓后作為信號送入放大器中，輸出經過波形處理、疊加后，經反相器輸出平均，送到單片機中。該方案通過轉換電阻實現電流信號到電壓信號的轉換具有一定的局限性，由于電阻功率與體積是約成正比增長的，因此受印制板面積的制約，該種方法不能采集較大的電流信號，通用性不強。且該方案中沒有涉及隔離電壓問題，對于很多系統而言，沒有隔離保護，系統無法安全運行，故其運行工況有一定的局限性。

又如公告號為CN202975136U的中國實用新型專利《電流信號采集裝置》，該實用新型采用電流電壓轉換器將接到的SVG電流轉換為模擬電壓信號并發送給信號采集器，信號采集器將采集的模擬電壓信號轉換為數字電壓信號并發送給處理器，處理器對數字電壓信號進行編碼處理為編碼信號兵發送給光信號轉換器后轉換成光數據信號發送給外部的控制器。該方案只針對SVG裝置，同樣具有一定的局限性，用轉換電阻實現電流信號到電壓信號的轉換，由于電阻功率與體積是約成正比增長的，因此受印制板面積的制約，該種方法不能采集較大的電流信號，通用性不強；且該種方法電路較復雜，不利于集約化。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本實用新型提供一種結構簡單合理、采集范圍廣、抗干擾能力強、精度高的電流信號采集裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種電流信號采集裝置，它包括電源輸入單元、采樣單元、信號調理單元、整形單元及濾波單元，通過所述采樣單元采集外部互感器次邊的電流信號，并將電流信號按照線性比例轉換成電壓信號；所述信號調理單元將采樣單元的輸出信號進行放大后送至整形單元；所述整形單元將信號進行交流到直流的轉換后送至濾波單元；所述濾波單元采用二階低通濾波電路進行濾波后輸出至DSP的AD采樣模塊。

作為本實用新型的進一步改進：所述采樣單元為集成化電流傳感器，輸入電流范圍為-25A-+25A，隔離電壓2500V，并按照50mV/A輸出相應的電壓信號。

作為本實用新型的進一步改進：所述信號調理單元包括第一運算放大器U1。

作為本實用新型的進一步改進：所述整形單元包括呈并聯狀的第二運算放大器U3A和第三運算放大器U3B，所述第二運算放大器U3A的輸出端串接有第二二極管V2，并在第二運算放大器U3A的“-”端與第二二極管V2之間并聯有第一二極管V1，所述第二運算放大器U3A的“+”端與第一運算放大器U2的輸出端相連；所述第一運算放大器U2的輸出經過第二運算放大器U3A后，所述第二二極管V2的陽極輸出的波形的正半波被截止，此處該電路為正向比例電路；所述第三運算放大器U3B的輸出端串接有第四二極管V4，并在第三運算放大器U3B的“-”端與第四二極管V4之間并聯有第三二極管V3，所述第三運算放大器U3B的“-”端與第一運算放大器U2的輸出端相連；所述第一運算放大器U2的輸出同樣經過第三運算放大器U3B，此處為反向比例電路；所述第四二極管V4的陽極輸出的波形的正半波也被截止，相位和第二二極管V2的陽極輸出相差180度，所述第四二極管V4的陽極與第二二極管V2的陽極信號進行疊加后輸出的全部是正半波。

與現有技術相比，本實用新型的優點在于：

1、本實用新型的電流信號采集裝置，結構簡單合理、采集范圍廣，具有足夠的抗干擾能力，精度高、隔離電壓達到2500V，具有過流保護、速斷保護、自校準功能等優點。