CN110275453A - 一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，包括电压采样电路、数控调压器、电压检测电路、频率检测电路、PWM控制器、显示屏、LED指示灯、存储器、电流检测电路、计时器和单片机控制系统；本发明低压配电网电能质量治理装置通用控制器分别通过电流检测、电压检测和频率检测两种方式对供电电源的多个信号进行检测，并且通过PIC单片机进行信号处理，将结果通过显示屏和LED指示灯的方式直观的反馈给使用者，帮助使用者及时了解供电信息，同时还能根据信号采集的情况对数控调压器进行自动调节，使得供给负载的电压持续稳定，本系统具有结构简单、测试精准和功能实用的优点。

Description

一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器

技术领域

本发明涉及一种检测系统，具体是一种测试精准、性能优越的低压配电网电能质量治理装置通用控制器。

背景技术

电力系统由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。

电力系统输送电能的质量直接关系到用电负载的使用状况，其电压、频率的高低直接决定了负载的使用寿命，因此需要定点监测控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试精准、性能优越的低压配电网电能质量治理装置通用控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，包括电压采样电路、数控调压器、电压检测电路、频率检测电路、PWM控制器、显示屏、LED指示灯、存储器、电流检测电路、计时器和单片机控制系统；所述电压采样电路将输入电压的电压信号采集后分别送入电流检测电路、电压检测电路和频率检测电路，电流检测电路、电压检测电路和频率检测电路的信号输出端连接单片机控制系统，所述单片机控制系统还分别连接PWM控制器、显示屏、LED指示灯、存储器和计时器，所述PWM控制器还连接数控调压器，所述数控调压器还连接在电力电网和用电负载之间。

作为本发明的优选方案：所述电压检测电路包括变压器W、电位器RP1、电容C1和芯片IC1，变压器W的绕组L1连接电压采样电路的输出信号V-in，变压器W的绕组L2的一端连接电位器RP1的一个固定端，变压器W的绕组L2的另一端连接电位器RP1的另一个固定端和电容C1，电容C1的另一端连接电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1的另一端连接电位器RP1的滑动端，电阻R3的另一端连接电容C2和芯片IC1的1引脚，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端、芯片IC1的3引脚和单片机控制中心，芯片IC1的2引脚连接电位器RP2的滑动端，电位器RP2的一个固定端连接电阻R4、电容C3和二极管D1的阴极，电位器RP1的另一个固定端连接电容C3的另一端和二极管D1的阳极，电阻R4的另一端连接电源VCC。

作为本发明的优选方案：所述单片机控制中心是以PIC18F458为主核心部件的控制单元。

作为本发明的优选方案：所述显示屏为LCD显示屏。

作为本发明的优选方案：所述LED指示灯包括绿光LED和红光LED。

作为本发明的优选方案：所述电源VCC为5V直流电。

作为本发明的优选方案：所述电流检测模块的核心元件是MAX9937电流检测芯片。

作为本发明的优选方案：所述显示屏为触摸液晶屏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明低压配电网电能质量治理装置通用控制器分别通过电流检测、电压检测和频率检测两种方式对供电电源的多个信号进行检测，并且通过PIC单片机进行信号处理，将结果通过显示屏和LED指示灯的方式直观的反馈给使用者，帮助使用者及时了解供电信息，同时还能根据信号采集的情况对数控调压器进行自动调节，使得供给负载的电压持续稳定，本系统具有结构简单、测试精准和功能实用的优点。

附图说明

图1为低压配电网电能质量治理装置通用控制器的结构框图；

图2为电压检测电路的电路图；

图3为频率检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1~3，一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，包括电压采样电路、数控调压器、电压检测电路、频率检测电路、PWM控制器、显示屏、LED指示灯、存储器、电流检测电路、计时器和单片机控制系统；所述电压采样电路将输入电压的电压信号采集后分别送入电流检测电路、电压检测电路和频率检测电路，电流检测电路、电压检测电路和频率检测电路的信号输出端连接单片机控制系统，所述单片机控制系统还分别连接PWM控制器、显示屏、LED指示灯、存储器和计时器，所述PWM控制器还连接数控调压器，所述数控调压器还连接在电力电网和用电负载之间。所述电压检测电路包括变压器W、电位器RP1、电容C1和芯片IC1，变压器W的绕组L1连接电压采样电路的输出信号V-in，变压器W的绕组L2的一端连接电位器RP1的一个固定端，变压器W的绕组L2的另一端连接电位器RP1的另一个固定端和电容C1，电容C1的另一端连接电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1的另一端连接电位器RP1的滑动端，电阻R3的另一端连接电容C2和芯片IC1的1引脚，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端、芯片IC1的3引脚和单片机控制中心，芯片IC1的2引脚连接电位器RP2的滑动端，电位器RP2的一个固定端连接电阻R4、电容C3和二极管D1的阴极，电位器RP1的另一个固定端连接电容C3的另一端和二极管D1的阳极，电阻R4的另一端连接电源VCC。单片机控制中心是以PIC18F458为主核心部件的控制单元。显示屏为LCD显示屏。LED指示灯包括绿光LED和红光LED。电源VCC为5V直流电。电流检测模块的核心元件是MAX9937电流检测芯片。显示屏为触摸液晶屏。

本发明的工作原理是：输入电压包括内燃发电机和市电电压，电压采样电路将采集到的电压信号分别送入电压检测电路和频率检测电路，电压检测电路主要通过MAX9937电流检测芯片是对输入的电流进行实时检测，电压检测电路主要是对输入电压输入的交流电压进行实时检测，输入电压电压信号V-in经变压器W变送后，再经由电位器RP1、电阻R2、电容C1、电阻R3和芯片IC1组成的电压提升电路后送入单片机控制系统，电压提升电路中采用无限增益二阶低通滤波器，能将交流电压信号向上平移，还可滤除高频干扰信号，防止交流信号采样时的混叠效应。增加了电路的稳定性，频率检测电路主要是对市电电压和内燃发电机输出的电压频率进行检测，双电源供电设备输出的电压信号V-in经整流后，在图3中的a处产生固定频率（其中市电电压约为100HZ，内燃发电机根据型号不同输出频率不同）的半波信号，经电阻R5和电阻R6分压后接入三极管VT1进行放大，在b处产生过零脉冲。通过改变电阻R1和电阻R2的比值，可调整b处过零脉冲的宽度。故得到的过零脉冲的中点即是交流电真正的过零点。为得到脉冲中点对应的时间，利用PIC的捕捉上升沿，记下其发生时间，紧接着捕捉随后的脉冲下降沿，两者的时间差即为脉冲宽度，其值的1/2即为脉冲中点。采用这样的捕捉方式可精确地得到交流电压的实际过零点，单片机控制系统根据检测到的频率值判断是那种供电电源在工作，然后将处理的结果通过LCD显示屏和指示电路输出。

同时PIC单片机会根据电压电流检测结果调节PWM控制器的输出值，进而改变数控调压器的具体输出电压，满足供电的稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，包括电压采样电路、数控调压器、电压检测电路、频率检测电路、PWM控制器、显示屏、LED指示灯、存储器、电流检测电路、计时器和单片机控制系统；其特征在于，所述电压采样电路将输入电压的电压信号采集后分别送入电流检测电路、电压检测电路和频率检测电路，电流检测电路、电压检测电路和频率检测电路的信号输出端连接单片机控制系统，所述单片机控制系统还分别连接PWM控制器、显示屏、LED指示灯、存储器和计时器，所述PWM控制器还连接数控调压器，所述数控调压器还连接在电力电网和用电负载之间。

2.根据权利要求1所述的一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，其特征在于，所述电压检测电路包括变压器W、电位器RP1、电容C1和芯片IC1，变压器W的绕组L1连接电压采样电路的输出信号V-in，变压器W的绕组L2的一端连接电位器RP1的一个固定端，变压器W的绕组L2的另一端连接电位器RP1的另一个固定端和电容C1，电容C1的另一端连接电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1的另一端连接电位器RP1的滑动端，电阻R3的另一端连接电容C2和芯片IC1的1引脚，电阻R2的另一端连接电容C2的另一端、芯片IC1的3引脚和单片机控制中心，芯片IC1的2引脚连接电位器RP2的滑动端，电位器RP2的一个固定端连接电阻R4、电容C3和二极管D1的阴极，电位器RP1的另一个固定端连接电容C3的另一端和二极管D1的阳极，电阻R4的另一端连接电源VCC，所述芯片IC1为LM358型运算放大器。

3.根据权利要求1所述的一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，其特征在于，所述单片机控制中心是以PIC18F458为主核心部件的控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，其特征在于，所述显示屏为LCD显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，其特征在于，所述LED指示灯包括绿光LED和红光LED。

6.根据权利要求1所述的一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，其特征在于，所述电源VCC为5V直流电。

7.根据权利要求1所述的一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，其特征在于，所述电流检测模块的核心元件是MAX9937电流检测芯片。

8.根据权利要求1所述的一种低压配电网电能质量治理装置通用控制器，其特征在于，所述显示屏为触摸液晶屏。