專利名稱：用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及低壓電器中的監(jiān)測技術(shù)，更具體地說，涉及一種監(jiān)測電網(wǎng)電量的信號采樣電路。
背景技術(shù)：
電量監(jiān)控器是用于測量電子配電系統(tǒng)中某一支路的三相電壓、三相電流、有功功率、功率因素等電量，直接反映這一支路的運(yùn)行情況，具有本地顯示功能，可在儀表面板上直接顯示有關(guān)參數(shù)，并具有通信接口，可以接入相應(yīng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在配電系統(tǒng)中只要配置適量的電量監(jiān)控器就可以掌握整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。
對于電量監(jiān)控器來說，其最主要的功能就是采樣監(jiān)控電網(wǎng)中的電量，于是，采樣的精度成為電量監(jiān)控器的主要性能指標(biāo)之一。在現(xiàn)有技術(shù)中，要獲得高的精度，就需要采用大量的元器件，這樣，整個電路的成本就提高了。因此，在本領(lǐng)域中就需要一種能使用比較少的元器件來達(dá)到比較高的(比如說0.2％)精度的信號采樣技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用較少的元器件就能達(dá)到較高的精度的用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路。
按照本發(fā)明的，提供一種用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路，包括分壓電路，與電源輸入相連，包括三個輸入端，分別采集三相電壓；第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，在所采集的三相電壓之間進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)三相電壓的分時采樣；第一射極跟隨器，與所述第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)相連；第一電子整流開關(guān)，與所述第一射極跟隨器相連，所述第一電子整流開關(guān)中包括一波形翻轉(zhuǎn)器，所述波形翻轉(zhuǎn)器在輸入信號處于0～180度之間時，通過輸入信號，在輸入信號處于180～360度之間時，通過輸入信號翻轉(zhuǎn)180度之后的信號；電流互感器，與電源輸入相連，包括三個輸入端，分別采集三相電流；第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，在所采集的三相電流之間進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)三相電流的分時采樣，所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)還將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；第二射極跟隨器，與所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)相連；第二電子整流開關(guān)，與所述第二射極跟隨器相連，所述第二電子整流開關(guān)中包括一波形翻轉(zhuǎn)器，所述波形翻轉(zhuǎn)器在輸入信號處于0～180度之間時，通過輸入信號，在輸入信號處于180～360度之間時，通過輸入信號翻轉(zhuǎn)180度之后的信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述第一和第二電子整流開關(guān)的輸出相連，將第一、第二電子整流開關(guān)的輸出離散化后輸出到處理器。
按照一個實(shí)施例，所述分壓電路還包括第四輸入端，與地線相連。
按照一個實(shí)施例，所述分壓電路包括TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管。
按照一個實(shí)施例，所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)使用部分公共的電路。比如，所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)使用公共的多路轉(zhuǎn)換芯片；其中，所述第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)僅包括該多路轉(zhuǎn)換芯片，而所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)還包括一電流電壓轉(zhuǎn)換電路。
采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，使用多路開關(guān)可以減少硬件，同時波形翻轉(zhuǎn)電路具有比較好的性能，對于滿足精度，起到很大的作用。同時里面的反轉(zhuǎn)信號又可以用于判斷電壓電流的極性，使用方便。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述而變得更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的實(shí)施例，其中圖1是按照本發(fā)明的用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是按照本發(fā)明的用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
參考圖1，圖1是按照本發(fā)明的用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路100的結(jié)構(gòu)框圖，如圖示，其包括分壓電路102，與電源輸入相連，包括三個輸入端，分別采集三相電壓；在該實(shí)施例中，分壓電路102還包括第四輸入端，與地線相連。采集的三相電壓分別使用UA、UB和UC表示。在該實(shí)施例中，分壓電路102包括TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管，可抑制外部電網(wǎng)中可能帶來的高強(qiáng)瞬時干擾脈沖，以保證系統(tǒng)能在惡劣的工作環(huán)境中可靠地工作。
第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)104，在所采集的三相電壓之間進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)三相電壓的分時采樣；由于采用了第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)104，可以采用一個采樣通道分時采樣三相電壓，已達(dá)到使用較少的器件同樣采集到三相電壓的效果?？梢怨?jié)省器件，節(jié)約成本。
第一射極跟隨器106，與第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)104相連。
第一電子整流開關(guān)108，與第一射極跟隨器106相連，第一電子整流開關(guān)108中包括一波形翻轉(zhuǎn)器，波形翻轉(zhuǎn)器在輸入信號處于0～180度之間時，通過輸入信號，在輸入信號處于180～360度之間時，通過輸入信號翻轉(zhuǎn)180度之后的信號。這樣，輸出的信號始終處于0～180度之間，達(dá)到了整流的目的。整流后的信號被輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器118中。
電流互感器110，與電源輸入相連，包括三個輸入端，分別采集三相電流。采集的三相電流分別使用IA、IB和IC表示。
第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)112，在所采集的三相電流之間進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)三相電流的分時采樣，第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)112還將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。此處需要說明，第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)112可與第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)108使用部分公共的電路。比如，在后面將要結(jié)合圖2描述的實(shí)施例中，第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)112與第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)108使用公共的多路轉(zhuǎn)換芯片；其中，第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)僅包括該多路轉(zhuǎn)換芯片，而第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)還包括一電流電壓轉(zhuǎn)換電路。
回到圖1，所述用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路100還包括第二射極跟隨器114，與第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)112相連；第二電子整流開關(guān)116，與第二射極跟隨器114相連，第二電子整流開關(guān)116中包括一波形翻轉(zhuǎn)器，所述波形翻轉(zhuǎn)器在輸入信號處于0～180度之間時，通過輸入信號，在輸入信號處于180～360度之間時，通過輸入信號翻轉(zhuǎn)180度之后的信號；這樣，輸出的信號始終處于0～180度之間，達(dá)到了整流的目的。整流后的信號被輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器118中。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器118，與第一和第二電子整流開關(guān)108和116的輸出相連，將第一、第二電子整流開關(guān)108、116的輸出離散化后輸出到處理器。
圖2是按照上述框圖的一個具體電路圖。參考圖2可見，分壓電路102中，采樣三相電壓的輸入由數(shù)個電阻相互連接而成，而采樣地線的輸入沒有電阻。電流互感器110包括三個電流互感模塊CT1、CT2和CT3，分別采集三相的電流。在該實(shí)施例中，第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)112與第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)108使用部分公共的電路。第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)108僅包括多路轉(zhuǎn)換芯片，而第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)112還包括一電流電壓轉(zhuǎn)換電路，如圖示，該電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括三個轉(zhuǎn)換模塊，分別負(fù)責(zé)一路的電流電壓轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換模塊主要由放大器以及輔助電路構(gòu)成。由于在該實(shí)施例中第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)112與第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)108共用相同的多路轉(zhuǎn)換芯片，所以該多路轉(zhuǎn)換芯片的輸出連接到第一射極跟隨器106和第二射極跟隨器114，其中，第一射極跟隨器106進(jìn)行電壓跟隨而第二射極跟隨器114進(jìn)行電流跟隨。第一射極跟隨器106的輸出連接到第一電子整流開關(guān)108對電壓信號進(jìn)行整流，在該實(shí)施例中，第一電子整流開關(guān)108包括兩個放大器及其輔助電流和一個控制芯片，負(fù)責(zé)對信號進(jìn)行識別和偏轉(zhuǎn)。第二射極跟隨器114的輸出連接到第二電子整流開關(guān)116對電流信號進(jìn)行整流，由于在之前電流信號已經(jīng)轉(zhuǎn)換成電壓信號，故第二電子整流開關(guān)116和第一電子整流開關(guān)108具有相同的電路。第一電子整流開關(guān)108和第二電子整流開關(guān)116的輸出都連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路118。由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路118進(jìn)行離散化后傳輸?shù)教幚砥鳌?br> 在圖2所示的電路中，電壓信號采集和電流信號采集分別將輸入電壓和輸入電流轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小的信號，能夠被后面的電路所用。電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號是為了方便后面電路的處理。多路轉(zhuǎn)換電路就是將信號在UA，IA和UB，IB和UC，IC之間切換，分時采樣這三組數(shù)據(jù)，這樣可以減少硬件和芯片的負(fù)擔(dān)。電壓信號跟隨和電流信號跟隨電路可以將輸入的信號穩(wěn)定，有利于提高采樣精度。電壓信號整流和電流信號整流是將交流信號的負(fù)半周信號反轉(zhuǎn)為正的信號。由于常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器只能采樣正信號所以要采用這個電路。這個電路將原始的交流信號和反相的交流信號輸入電子開關(guān)的兩個輸入端，然后由原始交流信號產(chǎn)生的方波來控制電子開關(guān)選擇兩個輸入端中正的一個為輸出，連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。同時由原始交流信號產(chǎn)生的方波也輸入到芯片這樣可以知道當(dāng)前的輸入為正半周還是負(fù)半周。這樣巧妙的設(shè)計(jì)可以節(jié)省硬件，同時選用的電子開關(guān)使用方便又有較高的精度。
采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，使用多路開關(guān)可以減少硬件，同時波形翻轉(zhuǎn)電路具有比較好的性能，對于滿足精度，起到很大的作用。同時里面的反轉(zhuǎn)信號又可以用于判斷電壓電流的極性，使用方便。
權(quán)利要求
1.一種用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路，其特征在于，包括分壓電路，與電源輸入相連，包括三個輸入端，分別采集三相電壓；第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，在所采集的三相電壓之間進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)三相電壓的分時采樣；第一射極跟隨器，與所述第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)相連；第一電子整流開關(guān)，與所述第一射極跟隨器相連，所述第一電子整流開關(guān)中包括一波形翻轉(zhuǎn)器，所述波形翻轉(zhuǎn)器在輸入信號處于0～180度之間時，通過輸入信號，在輸入信號處于180～360度之間時，通過輸入信號翻轉(zhuǎn)180度之后的信號；電流互感器，與電源輸入相連，包括三個輸入端，分別采集三相電流；第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，在所采集的三相電流之間進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)三相電流的分時采樣，所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)還將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；第二射極跟隨器，與所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)相連；第二電子整流開關(guān)，與所述第二射極跟隨器相連，所述第二電子整流開關(guān)中包括一波形翻轉(zhuǎn)器，所述波形翻轉(zhuǎn)器在輸入信號處于0～180度之間時，通過輸入信號，在輸入信號處于180～360度之間時，通過輸入信號翻轉(zhuǎn)180度之后的信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述第一和第二電子整流開關(guān)的輸出相連，將第一、第二電子整流開關(guān)的輸出離散化后輸出到處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路，其特征在于，所述分壓電路還包括第四輸入端，與地線相連。
3.如權(quán)利要求1所述的用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路，其特征在于，所述分壓電路包括TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管。
4.如權(quán)利要求1所述的用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路，其特征在于，所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)使用部分公共的電路。
5.如權(quán)利要求4所述的用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路，其特征在于，所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)使用公共的多路轉(zhuǎn)換芯片；其中，所述第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)僅包括該多路轉(zhuǎn)換芯片，而所述第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)還包括一電流電壓轉(zhuǎn)換電路。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于電量監(jiān)控器的信號采樣電路，包括分壓電路，采集三相電壓；第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，在三相電壓之間進(jìn)行切換；第一射極跟隨器，與第一多路轉(zhuǎn)換開關(guān)相連；第一電子整流開關(guān)，與第一射極跟隨器相連，其中包括一波形翻轉(zhuǎn)器；電流互感器，采集三相電流；第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，在三相電流之間進(jìn)行切換；第二射極跟隨器，與第二多路轉(zhuǎn)換開關(guān)相連；第二電子整流開關(guān)，與第二射極跟隨器相連，其中包括一波形翻轉(zhuǎn)器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與第一和第二電子整流開關(guān)的輸出相連，將第一、第二電子整流開關(guān)的輸出離散化后輸出到處理器。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，多路開關(guān)可以減少硬件，同時波形翻轉(zhuǎn)電路具有較好的性能，能滿足精度要求。同時反轉(zhuǎn)信號又可以用于判斷電壓電流的極性，使用方便。
文檔編號G01D21/02GK1654965SQ20051002420
公開日2005年8月17日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者施惠冬, 袁俊杰, 談永根, 趙睿林 申請人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司