本實(shí)用新型涉及電能質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種設(shè)置有新型控制器的電能質(zhì)量分析裝置。

背景技術(shù)：

電能是一種清潔、經(jīng)濟(jì)的二次能源，容易控制、便于傳輸并且能夠方便的轉(zhuǎn)換為其它形式的能量，已經(jīng)成為我們的生活中不可或缺的部分。在現(xiàn)代社會(huì)中，電能的應(yīng)用程度已經(jīng)成為一個(gè)國家發(fā)展水平的一個(gè)重要的標(biāo)志?？萍嫉牟粩噙M(jìn)步，帶給電子設(shè)備以新的發(fā)展空間的同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的要求也隨之越來越高。

隨著科技的發(fā)展，各種新技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)方面，各行各業(yè)開始采用性能好、效率高但對(duì)電源特性變化敏感的高科技設(shè)備，用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求在不斷提高。與此同時(shí)，許多新型的電氣設(shè)備在其運(yùn)行的同時(shí)卻會(huì)帶來各種電磁干擾，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和用電設(shè)備的正常工作造成的危害與影響不斷增加，因而電能質(zhì)量問題日益突出，引起了供電部門和廣大電力用戶的普遍重視。電能質(zhì)量的好壞已經(jīng)直接影響到我們生活方方面面，隨著科技的發(fā)展，電能質(zhì)量的問題對(duì)我們國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的影響將越來越大。因此加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的檢測(cè)和控制，以盡量減少因?yàn)殡娔苜|(zhì)量的問題而給經(jīng)濟(jì)和社會(huì)帶來的影響具有深遠(yuǎn)的意義。

電能質(zhì)量測(cè)量裝置作為電能質(zhì)量研究的一個(gè)重要的方向，一方面供電部門需要對(duì)生產(chǎn)的電能進(jìn)行監(jiān)視和檢測(cè)以保證提供電力用戶合格的電能，另一方面，做為電力用戶也需要對(duì)其設(shè)備工作所處的電網(wǎng)有一個(gè)清晰的了解，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀器的發(fā)展也越來越迅速。

在現(xiàn)有技術(shù)中，電能質(zhì)量分析裝置多采樣單片機(jī)或者工控機(jī)作為測(cè)量系統(tǒng)的核心。使用單片機(jī)作為核心的電能質(zhì)量分析裝置運(yùn)算速度較慢，不足以滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。而采用工控機(jī)的電能質(zhì)量分析裝置則體積較大，不便于攜帶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是要提供一種設(shè)置有新型控制器的電能質(zhì)量分析裝置，其運(yùn)算速度快，并且體積小。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的設(shè)置有新型控制器的電能質(zhì)量分析裝置，包括電源模塊和信號(hào)采集模塊，其特征在于：所述裝置還包括新型控制器、人機(jī)對(duì)話模塊和信號(hào)處理模塊；所述新型控制器包括DSP和CPLD，所述信號(hào)處理模塊包括二階低通濾波電路、單端轉(zhuǎn)差分電路、過零檢測(cè)電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述信號(hào)采集模塊的輸出端與二階低通濾波電路輸入端相連，所述二階低通濾波電路的輸出端分別與單端轉(zhuǎn)差分電路和過零檢測(cè)電路的輸入端相連，所述單端轉(zhuǎn)差分電路和過零檢測(cè)電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過CPLD與DSP相互電性連接，所述人機(jī)對(duì)話模塊與DSP電性相連，所述電源模塊為模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP和CPLD供電。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)采集模塊包括電壓信號(hào)采集模塊和電流信號(hào)采集模塊，所述電壓信號(hào)采集模塊和電流信號(hào)采集模塊的輸出端分別與二階低通濾波電路輸入端相連。

更進(jìn)一步地，所述DSP型號(hào)為TMS320F2812，所述CPLD型號(hào)為EPM7032AE，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器型號(hào)為ADS8325；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳RD、CS和EOC分別與CPLD的引腳1、引腳3和引腳8相連，所述DSP的引腳XRD、XCS0AND1和INT1分別與CPLD的引腳1、引腳3和引腳8相連。

再進(jìn)一步地，所述電壓信號(hào)采集模塊包括電壓傳感器，所述電流信號(hào)采集模塊包括電流傳感器。

還進(jìn)一步地，所述電壓傳感器型號(hào)為TV16E，所述電壓傳感器的引腳1串聯(lián)電阻R1后和引腳2接入被測(cè)電壓輸出端，所述電壓傳感器的引腳3和引腳4上并聯(lián)有電阻R2，所述電阻R2的兩端為電壓信號(hào)采集模塊的輸出端。

又進(jìn)一步地，所述電流傳感器型號(hào)為TBC-A02，所述電流傳感器的引腳1通過電阻R10串聯(lián)至接地，所述電流傳感器的引腳2接地，所述電流傳感器的引腳4和引腳3分別連接15V電壓的正負(fù)極，所述電流傳感器的引腳5和引腳6接入被測(cè)電流輸出端，所述電阻R10遠(yuǎn)離接地的一端為電流信號(hào)采集模塊的輸出端。

在上述技術(shù)方案中，所述電阻R1為160KΩ，所述電阻R2為400Ω。

在上述技術(shù)方案中，所述電阻R10為5.1KΩ。

在上述技術(shù)方案中，所述人機(jī)對(duì)話模塊包括電平轉(zhuǎn)換器、按鍵和液晶顯示器，所述按鍵和液晶顯示器分別與電平轉(zhuǎn)換器電性相連，所述電平轉(zhuǎn)換器與DSP電性相連。

上述技術(shù)方案中，作為核心的新型控制器由DSP和CPLD組成。由于電能質(zhì)量分析裝置對(duì)信號(hào)處理的要求比較高，尤其是對(duì)運(yùn)算能力的要求較高，而DSP芯片在數(shù)據(jù)處理方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型所涉及到的計(jì)算量比較大，主要集中在FFT等運(yùn)算中，采用DSP能極大的提高運(yùn)算效率。最終我們采用了TI公司的32位定點(diǎn)DSP芯片TMS320F2812；CPLD采用的是Altera的EPM7032AE。將設(shè)計(jì)中對(duì)速度敏感的部分工作在高速條件下，而其余部分則工作在低速的條件下。這樣可以達(dá)到性能與功耗的完美結(jié)合。DSP作為控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析運(yùn)算功能，人機(jī)交互功能。

以電流型電壓傳感器TV16E為核心的電壓信號(hào)采集模塊和以電流傳感器BC-A02為核心的電流信號(hào)采集模塊組成信號(hào)采集模塊，用于采集被檢測(cè)電路中的模擬信號(hào)。模擬信號(hào)通過二階低通濾波電路濾出噪音；處理后的模擬信號(hào)分別通過單端轉(zhuǎn)差分電路和過零檢測(cè)電路，然后將標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8325。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8325將標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線送入新型控制器中運(yùn)算；再經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換器后，通過液晶顯示器顯示電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等電能質(zhì)量參數(shù)。

本實(shí)用新型在電路設(shè)計(jì)中采用并行采樣芯片減小各相信號(hào)的相位差，采用可編程邏輯器件簡(jiǎn)化外圍控制電路，采用數(shù)字信號(hào)處理器以保證計(jì)算分析的實(shí)時(shí)性。以DSP和CPLD作為為新型控制器，具有體積小，成本低的特點(diǎn)，同時(shí)在DSP的選擇上有很大的靈活性，能夠獲取滿足性能要求的各種處理器。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中DSP、CPLD和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接口原理圖；

圖3為本實(shí)用新型中電壓信號(hào)采集模塊電路原理圖；

圖4為本實(shí)用新型中電流信號(hào)采集模塊電路原理圖。

圖中：電壓模塊 1、DSP2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 3、過零檢測(cè)電路 4、單端轉(zhuǎn)差分電路 5、二階低通濾波電路 6、電壓信號(hào)采集模塊 7、電流信號(hào)采集模塊 8、CPLD 9、電平轉(zhuǎn)換器 10、按鍵 11、液晶顯示器 12。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1所示，本實(shí)用新型所述的設(shè)置有新型控制器的電能質(zhì)量分析裝置，由電源模塊1、DSP2、CPLD9、模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、過零檢測(cè)電路4、單端轉(zhuǎn)差分電路5、二階低通濾波電路6、電壓信號(hào)采集模塊7、電流信號(hào)采集模塊8、電平轉(zhuǎn)換器10、按鍵11和液晶顯示器12組成。電源模塊1為模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、DSP2和CPLD9供電。電壓信號(hào)采集模塊7和電流信號(hào)采集模塊8的輸出端分別與二階低通濾波電路6輸入端相連；二階低通濾波電路6的輸出端分別與單端轉(zhuǎn)差分電路5和過零檢測(cè)電路4的輸入端相連。單端轉(zhuǎn)差分電路5和過零檢測(cè)電路4的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的輸入端相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換器3通過CPLD9與DSP2相互電性連接，按鍵11和液晶顯示器12分別與電平轉(zhuǎn)換器10電性相連，電平轉(zhuǎn)換器10與DSP2電性相連。

如圖2所示，DSP2型號(hào)為TMS320F2812，CPLD9型號(hào)為EPM7032AE，模數(shù)轉(zhuǎn)換器型號(hào)為ADS8325；模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳RD、CS和EOC分別與CPLD9的引腳1、引腳3和引腳8相連，DSP2的引腳XRD、XCS0AND1和INT1分別與CPLD9的引腳1、引腳3和引腳8相連。

如圖3所示，電壓信號(hào)采集模塊7主要由電壓傳感器組成，電壓傳感器型號(hào)為TV16E。電壓傳感器的引腳1串聯(lián)電阻R1后和引腳2接入被測(cè)電壓輸出端，電壓傳感器的引腳3和引腳4上并聯(lián)有電阻R2。電阻R1為160KΩ，電阻R2為400Ω。電阻R2的兩端為電壓信號(hào)采集模塊7的輸出端。

如圖4所示，電流信號(hào)采集模塊主要由電流傳感器組成，電流傳感器型號(hào)為TBC-A02。電流傳感器的引腳1通過電阻R10串聯(lián)至接地，電流傳感器的引腳2接地，電流傳感器的引腳4和引腳3分別連接15V電壓的正負(fù)極，電流傳感器的引腳5和引腳6接入被測(cè)電流輸出端。電阻R10遠(yuǎn)離接地的一端為電流信號(hào)采集模塊8的輸出端，電阻R10為5.1KΩ。

以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。顯然，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。