CN115932355A - 一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法 - Google Patents

一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115932355A
CN115932355A CN202211539148.3A CN202211539148A CN115932355A CN 115932355 A CN115932355 A CN 115932355A CN 202211539148 A CN202211539148 A CN 202211539148A CN 115932355 A CN115932355 A CN 115932355A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
sampling
agc
link
mcu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211539148.3A
Other languages
English (en)
Inventor
顾欣然
郭祎珅
王顺江
管文
刘杨
杨金哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinzhou Electric Power Supply Co Of State Grid Liaoning Electric Power Supply Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Jinzhou Electric Power Supply Co Of State Grid Liaoning Electric Power Supply Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jinzhou Electric Power Supply Co Of State Grid Liaoning Electric Power Supply Co ltd, State Grid Corp of China SGCC, State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd filed Critical Jinzhou Electric Power Supply Co Of State Grid Liaoning Electric Power Supply Co ltd
Priority to CN202211539148.3A priority Critical patent/CN115932355A/zh
Publication of CN115932355A publication Critical patent/CN115932355A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法，包括电流输入，利用高精度电流互感器取样模块取样后得到的交流电压同步输入到峰峰值获取环节和AGC信号处理环节；峰峰值获取，电流输入环节得到的交流电压经过整流滤波模块之后连接到MCU,MCU控制进行同步双频采样，获取采样的最大电流值，作为电流峰峰值；AGC信号处理，基于获取的电流峰峰值，MCU自适应调节输入AGC处理模块的控制电平，调节放大倍数，处理电流输入环节输入AGC处理模块的信号；处理信号采样计算，MCU控制在周期T内采样计算。本发明可提高采样覆盖率，减少测量误差，提高采样速率，提高测量精度。

Description

一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法
技术领域
本发明涉及电力设备谐波测量领域，具体涉及一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法。
背景技术
随着用电设备的多样化和复杂化，谐波源的数量和比重在电网中增大，导致线路损耗增加、电能质量降低、变压器使用效率降低等问题，高次谐波虽然含有率相对较小，但也加重电力网的谐波污染。部分钳形电流表已推出谐波电流测量功能，但由于谐波电流本身的计算和测量比较复杂，大多数装置在系统频率偏移50Hz时，测量误差偏大，如何准确的测量电流谐波含有率(HR)成为谐波测量领域研究的重点。
谐波测量领域最广泛的检测方法是傅里叶变换(FFT)方法，鉴于FFT不具有时域局部性，现有技术中通过加窗、小波变化、神经网络等处理算法优化，但程序处理复杂、计算时间增加；现有技术CN112462138A针对FFT运算量大的问题，提出“一种谐波测量方法及系统”，根据采样电压计算基波频率得到每周波的采样点N数，获取N个不同次谐波幅值的平均值作为谐波测量结果；此方法通过平均值减小测量误差不能从根本上不能提高谐波测量准确度，固定的采样频率度存在采样盲区；对于没有测量到的高次谐波量只能忽略。
现有技术对于采取的PGA等电路对信号进行放大处理，但是放大倍数固定，无法自动调整，对于谐波信号测量，幅值较小时测量精度下降，幅值过大就会导致失真；现有技术CN114966202A提出“一种自适应信号的谐波测量系统及测量方法”，被测信号的幅值和频率发生变化时，通过调整PWM波的占空比，调整压控电路的放大倍数，保证测量幅值在范围内，同时利用插值法减小系统对采样频率的要求；此方法对未知信号根据采样频率设置最小步距进行PWM占空比调整，再调整压控电路的放大倍数，每调整一次需计算一次直至设定范围内，其处理流程繁琐，同时不能很好的还原信号细节。
发明内容
针对现有技术中谐波测量存在不足，更加准确还原信号细节、测量电流谐波含有率，本发明提出一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法，对谐波信号进行满度自适应放大。
本发明提供了一种钳形电流表的自适应信号处理系统，所述系统包括：
电源模块，通过电池供电，经升压和降压的电源转换电路，将电池电压转换成系统工作电压给系统供电；
高精度电流互感器运放取样模块，用于电流输入环节输入电流取样后得到的交流电压同步输入到峰峰值获取环节和AGC信号处理环节；
整流滤波模块，用于峰峰值获取环节前的输入交流电压处理，交流电压经整流滤波电路变成直流电压；
MCU，用于峰峰值获取环节和处理信号采样计算环节，对整流滤波模块输出的信号通过内部ADC采样进行双频采样获取输入信号的峰峰值，获取峰峰值后MCU控制，进行AGC信号处理环节的自适应放大倍数调节，将调节后的信号输入MCU，MCU和内部ADC实现采样计算，得到电流基波幅值、相位、频率及多次谐波的幅值、相位、谐波含有率和总畸变率；
AGC处理模块，用于AGC信号处理环节，通过获取的MCU控制电平，调节电流输入环节输入电流取样后得到的交流电压，进行自适应放大输出。
进一步，所述高精度电流互感器取样模块包括高精度电流互感器T1、电阻R1、电阻R2、精密电阻R3和运放U1,高精度电流互感器T1采用IVY-CT-PCB-01-10A,运放U1采用高精度运放OPA277UA；通过测量外部负荷线路，将一次交流电流经过高精度电流互感器T1转换成二次交流电流I-IN输入，经过由电阻R1、R2及R3和运放U1组成的运放取样，转换成交流电压输入后级电路。
进一步，所述AGC处理模块采用高精度数字电位器U3及外围元件C3和运放U4，高精度数字电位器U3采用MAX54系列芯片，所述运放U4采用ISL28114，通过MCU对Control-1和Control-2的控制，将连接到运放U4的Vref进行自适应信号放大处理。
本发明提供了一种钳形电流表的自适应信号处理方法，包括：
电流输入，利用高精度电流互感器取样模块取样后得到的交流电压同步输入到峰峰值获取环节和AGC信号处理环节；
峰峰值获取，电流输入环节得到的交流电压经过整流滤波模块之后连接到MCU,MCU控制进行同步双频采样，获取采样的最大电流值，作为电流峰峰值；
AGC信号处理，基于获取的电流峰峰值，MCU自适应调节输入AGC处理模块的控制电平，调节放大倍数，处理电流输入环节输入AGC处理模块的信号；
处理信号采样计算，MCU控制在周期T内采样计算，得到电流基波幅值、相位、频率及2～50次多次谐波的幅值、相位、谐波含有率和总畸变率。
优选地，其中所述在峰峰值获取环节，电流输入环节得到的交流电压经过整流滤波之后连接到MCU，MCU控制进行同步双频采样，获取采样的最大电流值，作为电流峰峰值，包括：
以第一采样频率fS1和第二采样频率fS2＝fS1+f在一个周期T内采样，计算采样点N1＝fS1/f，N2＝fS2/f；
对T/2内，将fS1和fS2连续两次同步获得的采样值I11、I12、I21、I22；
比较I11、I12、I21、I22的大小，得到最大电流值IMAX；
将IMAX设为比较阈值，继续采样，获取下一个同步采样点数据IN(IN∈(I1N，I2N)和I12)与IMAX进行比较，判断IN是否大于IMAX，当IN＞IMAX,IN为InewMAX，当IN≤IMAX,IMAX＝InewMAX；
获得电流的峰峰值Ipp＝InewMAX。
优选地，所述AGC信号处理环节，基于获取的电流峰峰值，MCU自适应调节输入AGC的控制电平，调节放大倍数，处理电流输入环节输入AGC的信号，包括：
获取的电流峰峰值Ipp，计算需要放大的倍数K＝Ipp/I(K∈0～M)；
设置最小测量电流值为1mA,放大倍数为M＝Ipp/1mA，以放大倍数M范围自适应调节MCU输出到AGC处理模块的Control-1和Control-2控制电平，控制AGC处理模块的增益；
根据增益确定放大倍数，放大电流输入环节输入AGC的信号，输出到处理信号采样计算环节；
具体的：
放大倍数K∈(0～M1]，Control-1输出控制电平0，Control-2输出控制电平0，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数10；
放大倍数K∈(M1～M2]，Control-1输出控制电平0，Control-2输出控制电平1，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数102；
放大倍数K∈(M2～M3]，Control-1输出控制电平1，Control-2输出控制电平0，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数104；
放大倍数K∈(M3～M]，Control-1输出控制电平1，Control-2输出控制电平1，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数108；
其中0＜M1＜M2＜M3＜M。
优选地，所述处理信号采样计算环节，MCU控制在周期T内采样计算，得到更加精准的电流基波、谐波的幅值、相位、频率及谐波含有率，包括：
对输入到处理信号采样计算环节的信号，即放大后电流信号，作FFT分解：
Figure BDA0003978866570000041
其中，i0'为电流直流分量，ω1'为基波频率，
Figure BDA0003978866570000042
为基波分量相位，m为谐波次数，im'、
Figure BDA0003978866570000043
表示m次谐波电压的幅值和相位，m次谐波的频率是基波频率的整数倍；
在放大前的电流信号作FFT分解
Figure BDA0003978866570000044
的基础上i0'＝K·i0，im'＝K·im；
各次谐波含有率：
Figure BDA0003978866570000045
总畸变率：
Figure BDA0003978866570000046
进一步，处理信号采样计算环节利用MCU内部ADC进行多次采样计算，所述周期T设定为500ms。
本发明与现有技术相比所达到的显著效果是：
(1)本发明在电流输入环节和峰峰值获取环节，通过高精度电流互感器采集交流电流处理后经过MCU双频检测进行峰峰值获取，减少峰值检测电路的硬件电路，同时在系统频率偏移50Hz的时候利用双频采样处理偏移频率，消除采样盲区，提高采样覆盖率，减少测量误差；T/2周期内进行峰值检测，提高采样速率；
(2)本发明在电流输入环节直接通过高精度电流互感器将测得的电流取样输入AGC处理模块，根据获取的峰峰值计算放大倍数，确定放大范围，MCU输出控制电平到AGC处理模块，实现输入信号的自动调整，在谐波电流测量时输入信号过小进行自适应放大，提高测量精度，更好的还原信号细节，减小信号失真
(3)本发明在AGC信号处理环节，无需设定标准阈值、一步步调整放大倍数，减少计算机程序处理流程，提高测量速率，实时性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
在附图中：
图1是本发明钳形电流表的自适应信号处理系统框图；
图2是本发明钳形电流表的自适应信号处理方法流程图；
图3是本发明峰峰值获取环节流程图；
图4是本发明AGC信号处理环节流程图；
图5是本发明实施方式的3次谐波和5次谐波处理后波形图。
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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
参照图1，本发明所述的一种钳形电流表的自适应信号处理系统，包括：电源模块501、高精度电流互感器运放取样模块502、整流滤波模块503、MCU504、AGC处理模块505、显示模块506。
所述电源模块501，电池采用可充电的聚合物理电池,通过电池供电，经升压电路和降压电路，将电池电压转换成系统工作电压给系统供电；
具体地，电池电压VBAT通过升压电路转换成为电压VDD，提供AGC处理模块505的正常工作电压，电池电压VBAT通过降压电路转换成为电压VCC，提供高精度电流互感器取样模块502、整流滤波模块503、MCU504、显示模块506的系统工作电压。
所述高精度电流互感器取样模块502，用于电流输入环节输入电流取样后得到的交流电压同步输入到峰峰值获取环节S102和AGC信号处理环节S103；
具体地，高精度电流互感器取样模块502包括高精度电流互感器T1、电阻R1、电阻R2、精密电阻R3、运放U1,高精度电流互感器T1采用IVY-CT-PCB-01-10A,运放U1采用高精度运放OPA277UA；通过测量外部负荷线路，将一次交流电流经过高精度电流互感器T1转换成二次交流电流I-IN输入，经过由电阻R1、R2、R3和运放U1组成的运放取样，转换成交流电压输入后级电路。
所述整流滤波模块503，用于峰峰值获取环节102前的输入交流电压处理，交流电压经整流滤波电路变成直流电压；
具体地，整流滤波电路包括由二极管D1、D2、D3、D4组成的桥型全波整流电路和由电阻R4、R5和电容C1、C2、U2组成的滤波电路，运放U2采用低噪声运放OPA27GP，将交流电压经过整流滤波处理后输出直流电压信号输入后级电路。
所述MCU504，采用STM32系列芯片U5，和内部ADC采样用于峰峰值获取环节和处理信号采样计算环节，对整流滤波模块503输出的信号进行双频采样获取输入信号的峰峰值，获取峰峰值后U5控制,进行AGC信号处理环节S103的自适应放大倍数调节，将调节后的信号输入U5，MCU和内部ADC实现采样计算，得到更加精准的电流基波、谐波的幅值、相位、频率及2～50次各次谐波的幅值、相位、谐波含有率和总畸变率；
具体地，整流滤波模块503连接MCU504，MCU504对整流滤波模块503输出的信号进行采样测量，获取输入信号的峰峰值；
高精度电流互感器取样模块502连接AGC处理模块505,MCU504连接AGC处理模块505，MCU504通过获取的输入信号的峰峰值对放大倍数进行范围锁定，输出Control-1和Control-2控制电平到AGC处理模块505、控制AGC处理模块505的增益倍数；U4输出端连接输出到MCU504，对自适应处理后的输入信号进行采样计算，通过处理信号采样计算环节S104，得到更加精准的电流基波、谐波的幅值、相位、频率及2～50次各次谐波的幅值、相位、谐波含有率和总畸变率。
所述AGC处理模块505，用于AGC信号处理环节，通过获取的控制电平，调节电流输入环节输入电流取样后得到的交流电压，进行自适应放大输出；
具体地，AGC处理模块采用高精度数字电位器MAX54系列芯片U3及外围元件C3，结合采用ISL28114运放U4构成AGC电路，通过MCU504对Control-1和Control-2的控制，将连接到运放U4的Vref进行自适应信号放大处理。
所述显示模块506，用于计算的电流基波、谐波幅值、相位、频率及谐波含有率的显示；
具体地，MCU504连接SPI连接显示模块18，显示模块18采用真彩色的高分辨率显示屏，可触控操作，将测量得到的电流基波、谐波、谐波含有率幅值、相位、频率对应显示。
参照图2，所述发明的一种钳形电流表的自适应信号处理方法，包括步骤S101-S104：
步骤S101：在电流输入环节，高精度电流互感器运放取样后得到的交流电压同步输入到峰峰值获取环节和AGC信号处理环节；
步骤S102：在峰峰值获取环节，电流输入环节得到的交流电压经过整流滤波之后连接到MCU，MCU同步控制双频采样，获取采样的最大电流值，作为电流峰峰值；
步骤S103：在AGC信号处理环节，基于获取的电流峰峰值，MCU自适应调节输入AGC的控制电平，调节放大倍数，处理电流输入环节输入AGC的信号；
步骤S104：在处理信号采样计算环节，MCU控制在周期T内采样计算，得到更加精准的电流基波幅值、相位、频率及2～50次各次谐波的幅值、相位、谐波含有率和总畸变率；
优选地，其中所述步骤102，在峰峰值获取环节，电流输入环节得到的交流电压经过整流滤波之后连接到MCU，MCU同步控制双频采样，获取采样的最大电流值，作为电流峰峰值，参照图3，所述处理步骤包括步骤S201-S207：
步骤S201：以第一采样频率fS1和第二采样频率fS2＝fS1+f在一个周期T内采样，
步骤S202：计算采样点N1＝fS1/f，N2＝fS2/f；
步骤S203：对T/2内，将fS1和fS2连续两次同步获得的采样值I11、I12、I21、I22；
步骤S204：比较I11、I12、I21、I22的大小，得到最大电流值IMAX；
步骤S205：将IMAX设为比较阈值，继续采样，获取下一个同步采样点数据IN(IN∈(I1N，I2N)和I12)；
步骤S206：IN与IMAX进行比较，判断IN是否大于IMAX，
存在IN＞IMAX,IN为InewMAX，
存在IN≤IMAX,IMAX＝InewMAX；
步骤S207：获得电流的峰峰值Ipp＝InewMAX。
优选地，其中所述步骤103，在AGC信号处理环节，基于获取的电流峰峰值，MCU自适应调节输入AGC的控制电平，调节放大倍数，处理电流输入环节输入AGC的信号，参照图4，所述处理步骤包括步骤S301-S303：
步骤S301：获取的电流峰峰值Ipp，计算需要放大的倍数K＝Ipp/I(K∈0～M)；
步骤S302：设置最小测量电流为1mA,计算最大放大倍数M＝Ipp/1mA；
步骤S303：定义放大倍数范围(0～M1]、(M1～M2]、(M2～M3]、(M3～M]，0＜M1＜M2＜M3＜M，以放大倍数M范围自适应调节MCU输出到AGC的Control-1和Control-2控制电平，控制AGC的增益；
放大倍数K∈(0～M1]，Control-1输出控制电平0，Control-2输出控制电平0，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数10；
放大倍数K∈(M1～M2]，Control-1输出控制电平0，Control-2输出控制电平1，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数102；
放大倍数K∈(M2～M3]，Control-1输出控制电平1，Control-2输出控制电平0，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数104；
放大倍数K∈(M3～M]，Control-1输出控制电平1，Control-2输出控制电平1，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数108；
步骤S304：根据增益调节放大电流输入环节输入AGC的信号，输出到处理信号采样计算环节。
优选地，其中所述步骤104，在处理信号采样计算环节，MCU控制在周期T内采样计算，得到更加精准的电流基波幅值、相位、频率及2～50次各次谐波的幅值、相位、谐波含有率和总畸变率。
对输入到处理信号采样计算环节的信号，即放大后电流信号，作FFT分解：
Figure BDA0003978866570000081
其中，i0'为电流直流分量，ω1'为基波频率，
Figure BDA0003978866570000082
为基波分量相位，m为谐波次数，im'、
Figure BDA0003978866570000091
表示m次谐波电压的幅值和相位，m次谐波的频率是基波频率的整数倍；
在放大前的电流信号作FFT分解
Figure BDA0003978866570000092
的基础上i0'＝K·i0，im'＝K·im；
各次谐波含有率：
Figure BDA0003978866570000093
总畸变率：
Figure BDA0003978866570000094
进一步，处理信号采样计算环节利用MCU内部ADC进行多次采样计算，控制周期T设定为500ms。
参照图5，所述周期T＝500ms内，以50Hz采样频率进行一次采样，获取到最大Ipp,3次谐波波形和处理后的3次谐波电流从②点I3到Ipp进行放大，经过分解后采样计算，提高测量准确度，能更加准确的计算3次谐波含有率；
Figure BDA0003978866570000095
获取到最大Ipp,5次谐波波形和处理后的5次谐波电流从①点I5到Ipp进行放大，经过分解后采样计算，提高测量准确度，能更加准确的计算5次谐波含有率；
Figure BDA0003978866570000096
本说明书中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，以上内容不应理解为对本发明的限制。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。本发明是针对现有的移动储能设备进行优化，优化时采用集控中心控制单元，没有其它的系统和设备需要保护。

Claims (9)

1.一种钳形电流表的自适应信号处理系统，其特征是：包括：
高精度电流互感器运放取样模块，用于电流输入环节输入电流取样后得到的交流电压同步输入到峰峰值获取环节和AGC信号处理环节；
整流滤波模块，用于峰峰值获取环节前的输入交流电压处理，交流电压经整流滤波电路变成直流电压；
MCU，用于峰峰值获取环节和处理信号采样计算环节，对整流滤波模块输出的信号通过内部ADC采样进行双频采样获取输入信号的峰峰值，获取峰峰值后MCU控制，进行AGC信号处理环节的自适应放大倍数调节，将调节后的信号输入MCU，MCU和内部ADC实现采样计算，得到电流基波幅值、相位、频率及各次谐波的幅值、相位、谐波含有率和总畸变率；
AGC处理模块，用于AGC信号处理环节，通过获取的MCU控制电平，调节电流输入环节输入电流取样后得到的交流电压，进行自适应放大输出。
2.根据权利要求1所述的一种钳形电流表的自适应信号处理系统，其特征是：所述高精度电流互感器取样模块包括高精度电流互感器T1、电阻R1、电阻R2、精密电阻R3和运放U1,高精度电流互感器T1采用IVY-CT-PCB-01-10A,运放U1采用高精度运放OPA277UA；通过测量外部负荷线路，将一次交流电流经过高精度电流互感器T1转换成二次交流电流I-IN输入，经过由电阻R1、R2及R3和运放U1组成的运放取样，转换成交流电压输入后级电路。
3.根据权利要求1所述的一种钳形电流表的自适应信号处理系统，其特征是：包括：所述AGC处理模块采用高精度数字电位器U3及外围元件C3和运放U4，高精度数字电位器U3采用MAX54系列芯片，所述运放U4采用ISL28114，通过MCU对Control-1和Control-2的控制，将连接到运放U4的Vref进行自适应信号放大处理。
4.一种钳形电流表的自适应信号处理方法，其特征是：包括：
电流输入，利用高精度电流互感器取样模块取样后得到的交流电压同步输入到峰峰值获取环节和AGC信号处理环节；
峰峰值获取，电流输入环节得到的交流电压经过整流滤波模块之后连接到MCU,MCU控制进行同步双频采样，获取采样的最大电流值，作为电流峰峰值；
AGC信号处理，基于获取的电流峰峰值，MCU自适应调节输入AGC处理模块的控制电平，调节放大倍数，处理电流输入环节输入AGC处理模块的信号；
处理信号采样计算，MCU控制在周期T内采样计算，得到电流基波幅值、相位、频率及多次谐波的幅值、相位、谐波含有率和总畸变率。
5.根据权利要求4所述的一种钳形电流表的自适应信号处理方法，其特征是：所述峰峰值获取环节，电流输入环节得到的交流电压经过整流滤波之后连接到MCU，MCU控制进行同步双频采样，获取采样的最大电流值，作为电流峰峰值，包括：
以第一采样频率fS1和第二采样频率fS2＝fS1+f在一个周期T内采样，计算采样点N1＝fS1/f，N2＝fS2/f；
对T/2内，将fS1和fS2连续两次同步获得的采样值I11、I12、I21、I22；
比较I11、I12、I21、I22的大小，得到最大电流值IMAX；
将IMAX设为比较阈值，继续采样，获取下一个同步采样点数据IN(IN∈(I1N，I2N)和I12)与IMAX进行比较，判断IN是否大于IMAX，当IN＞IMAX,IN为InewMAX，当IN≤IMAX,IMAX＝InewMAX；
获得电流的峰峰值Ipp＝InewMAX。
6.根据权利要求4所述的一种钳形电流表的自适应信号处理方法，其特征是：所述AGC信号处理环节，基于获取的电流峰峰值，MCU自适应调节输入AGC的控制电平，调节放大倍数，处理电流输入环节输入AGC的信号，包括：
获取的电流峰峰值Ipp，计算需要放大的倍数K＝Ipp/I(K∈0～M)；
设置最小测量电流值为1mA,放大倍数为M＝Ipp/1mA，以放大倍数M范围自适应调节MCU输出到AGC处理模块的Control-1和Control-2控制电平，控制AGC处理模块的增益；
根据增益确定放大倍数，放大电流输入环节输入AGC的信号，输出到处理信号采样计算环节；
具体的：
放大倍数K∈(0～M1]，Control-1输出控制电平0，Control-2输出控制电平0，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数10；
放大倍数K∈(M1～M2]，Control-1输出控制电平0，Control-2输出控制电平1，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数102；
放大倍数K∈(M2～M3]，Control-1输出控制电平1，Control-2输出控制电平0，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数104；
放大倍数K∈(M3～M]，Control-1输出控制电平1，Control-2输出控制电平1，AGC处理模块调整增益为1，对应放大倍数108；
其中0＜M1＜M2＜M3＜M。
7.根据权利要求4所述的一种钳形电流表的自适应信号处理方法，其特征是：所述处理信号采样计算环节，MCU控制在周期T内采样计算，得到更加精准的电流基波、谐波的幅值、相位、频率及谐波含有率，包括：
对输入到处理信号采样计算环节的信号，即放大后电流信号，作FFT分解：
Figure FDA0003978866560000031
其中，i0'为电流直流分量，ω1'为基波频率，
Figure FDA0003978866560000032
为基波分量相位，m为谐波次数，im'、
Figure FDA0003978866560000033
表示m次谐波电压的幅值和相位，m次谐波的频率是基波频率的整数倍；
在放大前的电流信号作FFT分解
Figure FDA0003978866560000034
的基础上i0'＝K·i0，im'＝K·im；
各次谐波含有率：
Figure FDA0003978866560000035
总畸变率：
Figure FDA0003978866560000036
8.根据权利要求4所述的一种钳形电流表的自适应信号处理方法，其特征是：所述处理信号采样计算环节利用MCU内部ADC进行多次采样计算，所述周期T设定为500ms。
9.根据权利要求4所述的一种钳形电流表的自适应信号处理方法，其特征是：所述多次谐波为2-50次谐波。
CN202211539148.3A 2022-12-02 2022-12-02 一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法 Pending CN115932355A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211539148.3A CN115932355A (zh) 2022-12-02 2022-12-02 一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211539148.3A CN115932355A (zh) 2022-12-02 2022-12-02 一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115932355A true CN115932355A (zh) 2023-04-07

Family

ID=86551619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211539148.3A Pending CN115932355A (zh) 2022-12-02 2022-12-02 一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115932355A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117236262A (zh) * 2023-11-15 2023-12-15 深圳市恒运昌真空技术有限公司 一种射频电源输出功率放大系数的分析方法及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117236262A (zh) * 2023-11-15 2023-12-15 深圳市恒运昌真空技术有限公司 一种射频电源输出功率放大系数的分析方法及系统
CN117236262B (zh) * 2023-11-15 2024-03-19 深圳市恒运昌真空技术股份有限公司 一种射频电源输出功率放大系数的分析方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11226648B2 (en) Power factor correction circuit, control method and controller
JP2018523960A (ja) 供給ネットワークにおける電圧を検出する方法および装置
US7502237B2 (en) Power waveform harmonic analysis using summed samples
CN108318852B (zh) 一种智能电能表方波影响试验方法
TWI758707B (zh) 功率因數校正電路、控制方法和控制器
CN115932355A (zh) 一种钳形电流表的自适应信号处理系统及方法
CN107844670A (zh) 一种谐波统计所需样本数量的计算方法
CN103543431A (zh) 基于数字信号处理的电磁式互感器误差测量方法及系统
CN114035142A (zh) 基于分段拉格朗日插值的电能表误差补偿方法及系统
CN112415457A (zh) 一种电力综合测试仪交流量采集和校准实现方法及系统
CN111830419A (zh) 一种燃料电池在线阻抗测量方法及装置
CN102809684A (zh) 电源供应器一次侧电路的功率检测方法及其功率检测电路
CN109100672B (zh) 适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法
US8433743B2 (en) Root mean square (RMS) metering devices and methods for generating RMS current level to both high or low frequency within signal
CN115639400A (zh) 一种高精度交流电能计量方法
CN116466129A (zh) 一种小信号直流漏流检测方法及系统
CN101650385A (zh) 一种电力网络仪表修改采样频率的方法
US20170353121A1 (en) Power supply and calibration method
CN110007166B (zh) 一种变频器能效的快速测量方法
CN207625439U (zh) 一种三相三电平vienna整流器的控制系统
JPH1010163A (ja) 実効値電圧測定装置
CN116184100B (zh) 一种电网电能质量的校准方法及装置
CN221056549U (zh) 绝缘电阻测量装置
CN110083083A (zh) 一种基于模拟乘法器和积分器的电平自动调节电路
CN114062824B (zh) 一种基于配电室的电能质量监测方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination