本實(shí)用新型涉及諧波電流檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種多路諧波電流同步采樣數(shù)字測(cè)量電路。

背景技術(shù)：

目前，有源濾波器(APF——Active Power Filter)和靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC——Static Var Compensator)等諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備主要有兩部分組成，一部分是諧波和無(wú)功的檢測(cè)模塊，另一部分是控制模塊。而諧波和無(wú)功檢測(cè)模塊的精度對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的性能影響至關(guān)重要。目前諧波電流檢測(cè)最常用的方法是采用分流器、互感器或霍爾傳感器，分流器工作時(shí)與負(fù)載串聯(lián)，無(wú)法進(jìn)行隔離測(cè)量，互感器只適用于50Hz工頻交流測(cè)量，霍爾傳感器檢測(cè)技術(shù)綜合了互感器和分流器的不足，其具有變送器模塊檢測(cè)元件，對(duì)交直流都可以檢測(cè)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)主電路回路和電子控制電路的隔離，其中獲得較多應(yīng)用的霍爾傳感器是LV-25P電壓傳感器和CHB-50SF電流傳感器。但這些測(cè)量方案存在測(cè)量電路復(fù)雜，成本高，實(shí)時(shí)性差，影響裝置補(bǔ)償控制精度等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種多路諧波電流同步采樣數(shù)字測(cè)量電路，旨在解決現(xiàn)有的測(cè)量電路實(shí)時(shí)性差，電路復(fù)雜，成本高，影響裝置補(bǔ)償控制精度的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種多路諧波電流同步采樣數(shù)字測(cè)量電路，包括3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路、3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路、供電電源模塊、7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路、8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子、3個(gè)用于電壓接線的2位端子、3個(gè)用于電流傳感器接線的4位端子、1個(gè)用于電源接線的4位端子，4位端子均與供電電源模塊連接，3個(gè)用于電流傳感器接線的4位端子還分別與3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路連接，3個(gè)用于電壓接線的2位端子分別與3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路連接，供電電源模塊分別連接3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路、3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路和7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路，并為3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路和3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路提供3.3V電壓、+/-1.5V電壓和GND信號(hào)、為7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路提供電源電壓，7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路分別連接3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路、3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路和8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子、且為其提供1.5V提升電壓，8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子還分別連接3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路和3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路；

進(jìn)一步，所述供電電源模塊包括1路電源保護(hù)電路及3.3V電壓產(chǎn)生電路；

進(jìn)一步，所述3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路均包括將電流傳感器通過(guò)3個(gè)用于電流傳感器接線的4位端子輸出的電流信號(hào)變成電壓信號(hào)的采樣電阻電路、將采樣信號(hào)抬升1.5V的LF353第一級(jí)運(yùn)算放大器電路、電壓跟隨確保輸出0-3V電壓信號(hào)的TLV2254第二級(jí)運(yùn)算放大器電路；

進(jìn)一步，所述電流傳感器采用LT108-S7霍爾電流傳感器；

進(jìn)一步，所述3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路均包括與2位端子連接的電壓傳感器，將電壓傳感器輸出的電流信號(hào)變成電壓信號(hào)的采樣電阻電路、將采樣信號(hào)抬升1.5V的LF353第一級(jí)運(yùn)算放大器電路、電壓跟隨確保輸出0-3V電壓信號(hào)的TLV2254第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，所述2位端子與電壓傳感器之間設(shè)置有切換開(kāi)關(guān)；

進(jìn)一步，所述電壓傳感器采用TV19E霍爾電壓傳感器；

進(jìn)一步，所述7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路均以LM4040電壓源芯片為核心，經(jīng)分壓電阻給LF353提供抬升電壓，同時(shí)對(duì)外輸出1路測(cè)量信號(hào)，供DSP進(jìn)行電壓、電流測(cè)量信號(hào)的校正計(jì)算；

進(jìn)一步，所述8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子前端包含7路π型RC濾波電路，8個(gè)針腳分別為Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic、V1.5Ref、GND信號(hào)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型選用高速、高精度的霍爾傳感器TV19E和LT108-S7，采用同步采樣技術(shù)，提高了諧波檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和精度，能實(shí)現(xiàn)對(duì)多路諧波電流的測(cè)量，同時(shí)只要簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制就可以實(shí)現(xiàn)三相三線制和三相四線制測(cè)量模式的切換，對(duì)外可與TMS320F28335等DSP芯片可靠連接，可應(yīng)用于APF、SVC、SVG（Static Var Generator——靜止無(wú)功發(fā)生器）等裝置的諧波檢測(cè)電路中，其諧波測(cè)量精度和實(shí)時(shí)性良好，具有較低成本和電路簡(jiǎn)單等實(shí)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)及對(duì)外接線端子示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中電流傳感器輸出的電流信號(hào)變成電壓信號(hào)的采樣電阻電路；

圖3為本實(shí)用新型中將采樣信號(hào)抬升1.5V的第一級(jí)運(yùn)算放大器電路；

圖4為本實(shí)用新型中的第二級(jí)運(yùn)算放大器電路；

圖5為本實(shí)用新型中的1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路；

圖6為本實(shí)用新型中3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路其中三個(gè)電路的整體電路連接示意圖；

圖7為本實(shí)用新型中的TV19E霍爾電壓傳感器原邊限流電阻及副邊采樣電阻電路；

圖8為本實(shí)用新型中3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路其中三路的整體電路連接示意圖；

圖9為本實(shí)用新型中交流電網(wǎng)電壓檢測(cè)模式切換電路；

圖10為本實(shí)用新型中電源保護(hù)、濾波、指示電路；

圖11為本實(shí)用新型中3.3V穩(wěn)壓輸出電路及1.5V參考電壓產(chǎn)生電路；

圖12為本實(shí)用新型中8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子的電路。

其中：圖中示出的X1、X2和X3為用于電壓接線的2位端子，X4、X5和X6為用于電流傳感器接線的4位端子，P1為用于電源接線的4位端子，P2為8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子，S1、S2和S3為切換開(kāi)關(guān)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明：

如圖1至12所示，一種多路諧波電流同步采樣數(shù)字測(cè)量電路，包括3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路、3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路、供電電源模塊、7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路、8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子、3個(gè)用于電壓接線的2位端子、3個(gè)用于電流傳感器接線的4位端子、1個(gè)用于電源接線的4位端子，4位端子均與供電電源模塊連接，3個(gè)用于電流傳感器接線的4位端子還分別與3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路連接，3個(gè)用于電壓接線的2位端子分別與3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路連接，供電電源模塊分別連接3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路、3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路和7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路，并為3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路和3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路提供3.3V電壓、+/-1.5V電壓和GND信號(hào)、為7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路提供電源電壓，7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路分別連接3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路、3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路和8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子、且為其提供1.5V提升電壓，8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子還分別連接3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路和3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路；

其中：2位端子均采用型號(hào)為KF301-2P、腳距5.0mm、額定電壓300V、額定電流16A的接線端子，4位端子X(jué)4、X5和X6均采用直針XH2.54-4P連接器，以提供與LT108-S7的可靠連接，4位端子P1采用直針KF2EDGK-4P、腳距5.08MM、額定電壓300V、額定電流15A的接線端子，8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子P2采用DC3-8P直針簡(jiǎn)易牛角座連接端子，以提供與DSP主控板的可靠連接；

所述供電電源模塊包括1路電源保護(hù)電路及3.3V電壓產(chǎn)生電路；

其中：3.3V電壓產(chǎn)生電路采用LM1085-3.3電壓轉(zhuǎn)換器，LM1085-3.3是一款單芯片集成的電壓轉(zhuǎn)換器，提供3A電流輸出，具備過(guò)流保護(hù)，過(guò)溫保護(hù)，有可靠的工作性能、較高的工作效率，為板載芯片TLV2254及LM4040提供穩(wěn)定的3.3V電壓，為芯片工作提供了強(qiáng)有力的保證；1路電源保護(hù)電路選用SR60-110自恢復(fù)保險(xiǎn)絲作為過(guò)流保護(hù)器，最大電壓：60V，最大電流：1.10A；進(jìn)一步在±15V電源支路串入100uH工字電感，穩(wěn)定電源電流及抑制諧波干擾，并入2個(gè)耐壓50V容值470uF的電解電容，穩(wěn)定電源電壓，并入2個(gè)0.1uF耦合電容，濾出電壓諧波，為板載信號(hào)調(diào)理電路提供可靠電源；電源狀態(tài)指示通過(guò)2個(gè)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)，串入10kΩ限流電阻；

所述3路諧波電流檢測(cè)調(diào)理電路均包括將電流傳感器通過(guò)3個(gè)用于電流傳感器接線的4位端子輸出的電流信號(hào)變成電壓信號(hào)的采樣電阻電路、將采樣信號(hào)抬升1.5V的LF353第一級(jí)運(yùn)算放大器電路、電壓跟隨確保輸出0-3V電壓信號(hào)的TLV2254第二級(jí)運(yùn)算放大器電路；

所述電流傳感器采用LT108-S7霍爾電流傳感器；

其中：LEM公司生產(chǎn)的LT108-S7電流傳感器作為測(cè)量元件，該傳感器用于測(cè)量直流、交流和脈沖電流，具有精度高、線性度好、低溫漂等優(yōu)點(diǎn)，其測(cè)量范圍：原邊額定有效值電流100A，轉(zhuǎn)換率為1:2000，副邊額定有效值電流50mA。為使輸入DSP的信號(hào)范圍是0~3V，這里取采樣電阻值200Ω，精度1%；

為將采樣信號(hào)抬升1.5V的第一級(jí)運(yùn)算放大器電路，這里采用寬帶寬、雙電源、雙路功率運(yùn)算放大器LF353；其中一路運(yùn)放用來(lái)對(duì)采用電阻輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行差分等比例放大，另一路運(yùn)放將1.5V電壓信號(hào)經(jīng)同相電壓跟隨后施加在第一路運(yùn)放的正向輸入端，到達(dá)將采樣電阻端的-1.5~1.5V交流信號(hào)抬升為0-3V電壓信號(hào)；輸出端經(jīng)RC低通濾波電路濾除高頻干擾；

第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，實(shí)現(xiàn)電壓跟隨器效果，以確保輸出到DSP的AD接口的信號(hào)為0-3V，保護(hù)芯片安全；TLV2254為3.3V單電源、低功耗、CMOS運(yùn)放，這里選用4路14腳芯片，整塊電路板僅需要兩片；TLV2254的輸出端也經(jīng)RC低通濾波電路濾除高頻干擾；

為了精確抬升傳感器測(cè)得的電壓、電流信號(hào)，這里采用LM4040-3.0精密參考電壓源芯片，3.3V電源電壓經(jīng)51Ω電阻限流后施加于LM4040的陽(yáng)極，輸出電壓經(jīng)兩個(gè)1%精度的10KΩ電阻分壓后輸出到第一級(jí)運(yùn)算放大器電路的運(yùn)放輸入端；

所述3路電網(wǎng)電壓檢測(cè)調(diào)理電路均包括與2位端子連接的電壓傳感器，將電壓傳感器輸出的電流信號(hào)變成電壓信號(hào)的采樣電阻電路、將采樣信號(hào)抬升1.5V的LF353第一級(jí)運(yùn)算放大器電路、電壓跟隨確保輸出0-3V電壓信號(hào)的TLV2254第二級(jí)運(yùn)算放大器電路，所述2位端子與電壓傳感器之間設(shè)置有切換開(kāi)關(guān)；

所述電壓傳感器采用TV19E霍爾電壓傳感器；

其中：電壓傳感器采用北京耀華德昌電子公司生產(chǎn)的TV19E電流型電壓傳感器作為測(cè)量元件，該傳感器測(cè)量的原邊額定電流有效值為5mA，變比為2000:2000，副邊額定輸出電流有效值為5mA，考慮實(shí)際電壓測(cè)量范圍220V~380V AC，這里選用的原邊限流電阻為40KΩ，副邊的電壓采樣電阻選為100Ω，1%精度；進(jìn)一步，采用兩級(jí)運(yùn)放電壓抬升電路，使最終輸出為0-3V電壓信號(hào)；

三相四線制測(cè)量模式時(shí)，2位端子X(jué)1、X2、X3的2號(hào)腳均接電位中性點(diǎn)，S1、S2、S3斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)兩端耐壓有效值≥250V即可；S1、S2、S3閉合，實(shí)現(xiàn)三相三線制測(cè)量模式，開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)的電路有效值≤5mA（TV19E原邊額定電流有效值）；故選用3個(gè)兩腳二檔的扭子開(kāi)關(guān)E-TEN1021實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3的功能，該開(kāi)關(guān)額定電壓250VAC，額定電流16A；

所述7路1.5V抬升電壓產(chǎn)生電路均以LM4040電壓源芯片為核心，經(jīng)分壓電阻給LF353提供抬升電壓，同時(shí)對(duì)外輸出1路測(cè)量信號(hào)，供DSP進(jìn)行電壓、電流測(cè)量信號(hào)的校正計(jì)算；

所述8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子P2前端包含7路π型RC濾波電路，8個(gè)針腳分別為Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic、V1.5Ref、GND信號(hào)；

其中：8針簡(jiǎn)易牛角座連接端子P2電路，8個(gè)針腳分別為：Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic、V1.5Ref、GND信號(hào)，在將測(cè)得的電壓、電流信號(hào)送入外接的DSP控制板之前，再經(jīng)過(guò)1級(jí)RC濾波電路，與第二級(jí)運(yùn)算放大器電路的濾波電路組合在一塊形成π型RC濾波電路，進(jìn)一步降低高頻噪聲、信號(hào)串?dāng)_等影響，提高DSP內(nèi)置ADC的信號(hào)檢測(cè)精度。

本發(fā)明技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)多路諧波電流的檢測(cè)，采用模塊化設(shè)計(jì)，可直接應(yīng)用到三相三線制和三相四線制的APF裝置中，縮短設(shè)計(jì)周期。

以LT108-S7、TV19E、LF353、TLV2254、LM4040等傳感器和芯片組成的諧波信號(hào)測(cè)量調(diào)理電路具有可靠性提高、成本降低等實(shí)用效果。

可與TMS320F28335等DSP芯片可靠連接，提高信號(hào)檢測(cè)的抗干擾能力、保護(hù)DSP芯片安全，提高整套諧波補(bǔ)償裝置的可靠性和安全性。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上所述僅為實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例而已，并不用于限制實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。