專利名稱：電能質(zhì)量監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監(jiān)控裝置，特別涉及一種運用于三相交流電的電能質(zhì)量 監(jiān)控裝置。
背景技術：
隨著工業(yè)生產(chǎn)和電力電子技術的飛速發(fā)展，在鋼鐵、冶金、石油、化工等 工業(yè)領域，電氣設備、電力電子變換裝置日益普及，變頻裝置、整流裝置等非 線性負荷的接入，給電網(wǎng)注入了大量的電力諧波。電力諧波干擾導致電氣設備 異常和事故有逐年增長的趨勢，電力系統(tǒng)諧波已成為威脅電力系統(tǒng)和其它用電 負荷安全運行的"電力公害"。
目前電力的監(jiān)測系統(tǒng)主要是測量電流、電壓的有效值，而無法顯示電流的 波形、頻譜圖、電能質(zhì)量重點參數(shù)的報表以及各高次諧波電流的含有率等；同 時需要對電能質(zhì)量改善前后的電流進行對比分析，從而對電能質(zhì)量改善裝置的 運行狀況實時監(jiān)控。
實用新型內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，能夠測量三相電壓的有效 值，也能測量三相電壓的頻率、周期及三相電流的波形、頻譜等數(shù)據(jù)。 上述目的通過以下技術方案實現(xiàn)
一種電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，包括三相電壓輸入端、改善前的三相電流輸入端、 與所述三相電壓輸入端連接的三相電壓有效值測量電路，還包括第一放大濾 波電路，設置在三相電壓輸入端與主控芯片之間，對三相電壓采樣信號進行放 大及濾波處理，生成與A、 B、 C三相電壓信號分別同步的電壓同步信號，并輸 入給主控芯片作為模數(shù)轉換芯片對電流信號采集的同步信號；第二放大濾波電 路，設置在改善前的三相電流輸入端與模數(shù)轉換芯片之間，對改善前的三相電 流采樣信號進行放大及濾波處理，并輸入給模數(shù)轉換芯片；模數(shù)轉換芯片，將
4來自第二放大濾波電路的信號轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)；主控芯片，接收所述三相電壓 有效值、電壓同步信號，根據(jù)電壓同步信號同步控制模數(shù)轉換芯片的數(shù)字數(shù)據(jù) 的處理；存儲芯片，用于存儲所述數(shù)字數(shù)據(jù)；譯碼器，輔助主控芯片控制模數(shù) 轉換芯片和對所述數(shù)字數(shù)據(jù)分配存儲芯片的存儲單元；第一通訊芯片，用于實 現(xiàn)主控芯片與上位機的通訊；及上位機，用于處理接收到的數(shù)據(jù)并顯示數(shù)據(jù)及 電流的波形。
由上述方案可知，本實用新型通過模數(shù)轉換芯片對三相電流進行同步采集 和轉換、譯碼器配合主控芯片把大量的數(shù)字數(shù)據(jù)存到存儲芯片、主控芯片利用 傅立葉變換算法對采樣的數(shù)據(jù)數(shù)字進行頻譜分析，從而計算三相電流的基波以 及各次諧波等，并通過上位機來顯示電流的波形以及數(shù)據(jù)等。
為了使本實用新型能對電能質(zhì)量改善前后的電流進行對比分析，從而對電 能質(zhì)量改善裝置的運行狀況實時監(jiān)控，本實用新型的進一步方案是，還包括 改善后的三相電流輸入端；第四放大濾波電路，設置在改善后的三相電流輸入 端與模數(shù)轉換芯片之間，對改善后的三相電流采樣信號進行放大及濾波處理， 并輸入給模數(shù)轉換芯片；及第二通訊芯片，連接主控芯片與上位機，用于把對 改善后的三相電流信號進行處理得出的數(shù)據(jù)及所述電壓有效值傳給上位機。該 方案通過設置對改善后的三相電流的采集及處理，能讓工作人員更好了解電能 質(zhì)量的改善情況以及對電能質(zhì)量改善裝置的運行狀況實時監(jiān)控。
所述電壓電路具體包括與所述三相電壓輸入端依次連接的第四放大濾波電 路、用于計算電壓有效值的電能測試芯片。
作為本實用新型的進一步方案是，所述電能測試芯片與所述主控芯片之間 采用SPI通訊線連接。
所述譯碼器具體為一復雜可編程邏輯器件。
所述通訊芯片具體為MAX485芯片。
圖1為本實用新型的電路結構圖。
具體實施方式
參見圖1，本實施例提供的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置包括改善前的三相電流輸入 端、改善后的三相電流輸入端、三相電壓輸入端、四個放大濾波電路、電能測 試芯片、模數(shù)轉換芯片、譯碼器、主控芯片、存儲芯片、第一通訊芯片、第二 通訊芯片；其中，第一放大濾波電路設置在三相電壓輸入端與主控芯片之間，
第二放大濾波電路設置在改善前的三相電流輸入端與模數(shù)轉換芯片之間，第三 放大濾波電路設置在改善后的三相電流輸入端與模數(shù)轉換芯片之間，第四放大
濾波電路與電能測試芯片組成三相電壓有效值測量電路，通訊芯片為MAX485 芯片，譯碼器為可編程邏輯器件，主控芯片為TMS320F28335。
由于本實用新型在實施中，需要存儲大量的數(shù)據(jù)，因此通過設置譯碼器配 合主控芯片分配存儲芯片的地址，可以很好解決大量的數(shù)據(jù)的存儲。
本實用新型的工作原理與過程
對電能質(zhì)量的改善前后的A、 B、 C三相電流信號共六路信號分別經(jīng)過電流 傳感器進行采樣，然后經(jīng)過放大濾波電路處理后進入模數(shù)轉換芯片AD7892，模 數(shù)轉換芯片AD7892對六路電流信號進行采樣和轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)，再送入主控 心片。
A、 B、 C三相電壓信號經(jīng)過第四放大濾波電路處理后經(jīng)過電能測試芯片 ADE7758得出電壓的有效值，主控芯片TMS320F28335通過其SPI串行通訊接 口實時讀取電壓的有效值。
此時，A、 B、 C三相電壓信號經(jīng)過第一放大濾波電路處理，產(chǎn)生和電壓頻 率相同的方波進入主控芯片TMS320F28335的外部中斷引腳，作為模數(shù)轉換芯 片AD7892對電流信號采集的同步信號，同步信號包括與A、 B、 C三相電壓信 號分別同步的同步信號，主控芯片TMS320F28335在每一相同步信號的每個上 升沿時產(chǎn)生一個中斷，并開始控制模數(shù)轉換芯片AD7892對對應的電流信號進 行采集，以實現(xiàn)電流的采集與電壓同步，例如，根據(jù)A相電壓的同步信號控制 模數(shù)轉換芯片對A相電流進行采集；主控芯片TMS320F28335并啟動其內(nèi)部的 定時器，對每一相同步信號的兩次相鄰中斷的時間間隔計時，依次可以計算出 電壓的頻率和周期；主控芯片TMS320F28335通過譯碼器發(fā)出片選信號，從而 選中模數(shù)轉換芯片，主控芯片TMS320F28335啟動其內(nèi)部的PWM (脈寬調(diào)制) 功能，在每一相的每個電壓周期(即兩次相鄰中斷的時間間隔)內(nèi)產(chǎn)生512個脈沖，作為模數(shù)轉換芯片AD7892的采樣控制信號，也就是說，在每一相的每 個電壓周期內(nèi)，對每一相的兩路電流信號分別進行采樣512個點；每次模數(shù)轉 換完成后會產(chǎn)生一個脈沖，此脈沖就會觸發(fā)主控芯片，主控芯片就會把相應的 地址代碼給譯碼器，譯碼器將地址代碼轉換成地址有效信號，從而選中存儲芯 片的存儲單元，主控芯片就從模數(shù)轉換芯片取出數(shù)字數(shù)據(jù)存入該存儲單元；主 控芯片對采集到的數(shù)字數(shù)據(jù)進行傅立葉變換計算，求出每一路電流的基波、3次 到25次的諧波等數(shù)據(jù)；主控芯片通過其異步通訊接口 SCI與兩個MAX485芯片 連接，進而與上位機通訊，上位機可以是PC機，主控芯片接到上位機的命令后， 將處理完后的數(shù)據(jù)按照電能質(zhì)量改善的前后，分別通過兩個MAX485芯片傳給 上位機，以便于上位機對電流電壓信號進行處理分析，用戶可以通過上位機可 了解到電壓的有效值和頻率、改善前后的電流的波形和數(shù)據(jù)、各高次諧波電流 的含有率等，以實現(xiàn)對電能質(zhì)量改善裝置與用電設備的運行狀況實時監(jiān)控。
本實用新型不局限于上述實施例，基于上述實施例的、未做出創(chuàng)造性勞動 的簡單替換，應當屬于本實用新型揭露的范圍。
權利要求1、一種電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，包括三相電壓輸入端、改善前的三相電流輸入端、與所述三相電壓輸入端連接的三相電壓有效值測量電路，其特征在于，還包括第一放大濾波電路，設置在三相電壓輸入端與主控芯片之間，對三相電壓采樣信號進行放大及濾波處理，生成與A、B、C三相電壓信號分別同步的電壓同步信號，并輸入給主控芯片作為模數(shù)轉換芯片對電流信號采集的同步信號；第二放大濾波電路，設置在改善前的三相電流輸入端與模數(shù)轉換芯片之間，對改善前的三相電流采樣信號進行放大及濾波處理，并輸入給模數(shù)轉換芯片；模數(shù)轉換芯片，將來自第二放大濾波電路的信號轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)；主控芯片，接收所述三相電壓有效值、電壓同步信號，根據(jù)電壓同步信號同步控制模數(shù)轉換芯片的數(shù)字數(shù)據(jù)的處理；存儲芯片，用于存儲所述數(shù)字數(shù)據(jù)；譯碼器，輔助主控芯片控制模數(shù)轉換芯片和對所述數(shù)字數(shù)據(jù)分配存儲芯片的存儲單元；第一通訊芯片，用于實現(xiàn)主控芯片與上位機的通訊；及上位機，用于處理接收到的數(shù)據(jù)并顯示數(shù)據(jù)及電流的波形。
2、 根據(jù)權利要求l所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，還包括改善后的三相電流輸入端；第三放大濾波電路，設置在改善后的三相電流輸入端與模數(shù)轉換芯片之間，對改善后的三相電流采樣信號進行放大及濾波處理，并輸入給模數(shù)轉換芯片；及第二通訊芯片，連接主控芯片與上位機，用于把對改善后的三相電流信號進行處理得出的數(shù)據(jù)及所述電壓有效值傳給上位機。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述三相電壓有效值測量電路包括依次連接的第四放大濾波電路、用于計算電壓有效值的電能測試芯片。
4、 根據(jù)權利要求3所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述電能測試芯片與所述主控芯片之間采用SPI通訊線連接。
5、 根據(jù)權利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述譯碼器為可編程邏輯器件。
6、 根據(jù)權利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述主控芯片為TMS320F28335。
7、根據(jù)權利要求1或2所述的電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，其特征在于，所述通訊芯片為MAX485芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種電能質(zhì)量監(jiān)控裝置，包括三相電壓輸入端、改善前的三相電流輸入端、與三相電壓輸入端連接的測量三相電壓有效值測量電路、第一放大濾波電路、第二放大濾波電路、模數(shù)轉換芯片、主控芯片、存儲芯片、譯碼器、第一通訊芯片、上位機。本實用新型通過模數(shù)轉換芯片對三相電流進行同步采集和轉換、譯碼器配合主控芯片把大量的數(shù)字數(shù)據(jù)存到存儲芯片、主控芯片利用傅立葉變換算法對采樣的數(shù)據(jù)數(shù)字進行頻譜分析，從而計算三相電流的基波以及各次諧波等，并通過上位機來顯示電流的波形以及數(shù)據(jù)等。本實用新型還可以實現(xiàn)電能改善前后的電流對比分析，從而使工作人員了解電能質(zhì)量的改善情況。
文檔編號G05B19/048GK201387550SQ200920055110
公開日2010年1月20日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2009年4月22日
發(fā)明者張晨昊, 王應亮, 譚東旭 申請人:諾比節(jié)能科技(珠海)有限公司