CN203287421U - 三相交流电压、电流测量电路 - Google Patents

三相交流电压、电流测量电路 Download PDF

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本实用新型公开了一种三相交流电压、电流测量电路,包括三相交流电压测量电路、三相交流电流测量电路以及电压过零检测电路;所述三相交流电压测量电路包括U相、V相和W相电压检测电路,三相所述电压检测电路结构相同,均包括电压互感器、第一运算放大器、第一放大电阻、第一相位补偿电路、第一偏置电路、第一低通滤波器以及第一微处理器;本实用新型用于三相工频交流电的电压、电流测量,能直接与微处理器相连,并具有高隔离性、高精度,稳定,过压、欠压限幅保护功能等特点。

Description

三相交流电压、电流测量电路
技术领域
本实用新型涉及一种三相交流电压、电流测量电路。
背景技术
目前,三相交流电压、电流采集电路虽然已有相应的产品,但其成本较高,没有三相电压过零检测,并且不便于与微处理器相连。
发明内容
为了克服现有三相交流电压、电流测量电路成本高、无电压过零检测且不便于与微处理器连接的缺点,本实用新型提供一种三相交流电压、电流测量电路。
本实用新型采用的技术方案是:
三相交流电压、电流测量电路,包括三相交流电压测量电路、三相交流电流测量电路以及电压过零检测电路;
所述三相交流电压测量电路包括U相、V相和W相电压检测电路,三相所述电压检测电路结构相同,均包括电压互感器、第一运算放大器、第一放大电阻、第一相位补偿电路、第一偏置电路、第一低通滤波器以及第一微处理器;U相、V相和W相电压检测电路的引线分别接到采样电阻上,所述采样电阻的另一端分别与所述电压互感器的第二输入引脚连接,三个所述电压互感器的第一输入引脚相互连接;以W相电压检测电路为例,W相的电压互感器的第一输出引脚接地线,第二输出引脚与所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚连接;所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚分别与所述第一相位补偿电路一端和第一放大电阻一端连接,所述第一相位补偿电路的另一端和第一放大电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的第六引脚连接,所述第一运算放大器的同向输入端即第三引脚接地线,所述第一运算放大器的第一引脚、第五引脚和第八引脚悬空不接,第四引脚接-15V电源,第七引脚接+15V电源;所述第一运算放大器的第六引脚与所述第一偏置电路连接,所述第一偏置电路通过所述第一低通滤波器与所述第一微处理器的输入端连接;所述第一偏置电路与所述第一微处理器之间设有第一二极管,所述第一低通滤波器与所述第一微处理器之间设有第二二极管,所述第一二极管的阳极接第一微处理器的输入端,阴极接+3.3V电源,所述第二二极管的阳极接地线,阴极接第一微处理器的输入端;所述U相、V相的电压互感器以及外围电路与所述W相结构相同;
所述三相交流电流测量电路包括U相、V相和W相电流检测电路,三相所述电流检测电路均包括电流互感器、第二运算放大器、第二放大电阻、第二相位补偿电路、第二偏置电路、第二低通滤波器以及第二微处理器;U相、V相和W相电流检测电路的导线分别穿过所述电流互感器中间的孔,以U相为例,电流互感器的第一输出引脚接地线,第二输出引脚与所述第二运算放大器的反向输入端即第二引脚连接;所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚分别与所述第二相位补偿电路一端和第二放大电阻一端连接,所述第二相位补偿电路的另一端和第二放大电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的第六引脚连接,所述第二运算放大器的同向输入端即第三引脚接地线,所述第二运算放大器的第一引脚、第五引脚和第八引脚悬空不接,第四引脚接-15V电源,第七引脚接+15V电源;所述第二运算放大器的第六引脚与所述第二偏置电路连接,所述第二偏置电路通过所述第二低通滤波器与所述第二微处理器的输入端连接;所述第二偏置电路与所述第二微处理器之间设有第三二极管,所述第二低通滤波器与所述第二微处理器之间设有第四二极管,所述第三二极管的阳极接第二微处理器的输入端,阴极接+3.3V电源,所述第四二极管的阳极接地线,阴极接第二微处理器的输入端;所述V相、W相的电流互感器以及外围电路与所述U相结构相同;
所述电压过零检测电路与所述第一运算放大器的输出端连接,所述电压过零检测电路包括电压比较器,所述第一运算放大器的第六引脚与所述电压比较器即第二引脚的同向输入端连接,所述电压比较器的反向输入端即第三引脚接地线,第一引脚接地线,第四引脚接-15V电源,第五引脚和第六引脚悬空不接,第七引脚接第三微处理器,并通过一电阻与+3.3V电源相连,第八引脚接+15V电源。
本实用新型采用低成本的电压、电流互感器隔离工频交流电,互感器的输出通过电压变换电路转换成微处理器能接收的电压等级,并在第一运算放大器的输出端接入过零检测电路,可以实现三相交流电的过零判断。
本实用新型工作时,三相交流电压测量电路通过电压互感器隔离输出为同频同相位的弱交流电流信号,通过第一运算放大器和第一放大电阻转换成电压信号,同时通过第一相位补偿电路可以补偿信号转换中的延时,使第一运算放大器的输出更接近原交流电压,由于第一微处理器不能采集负电压,于是设计了第一偏置电路,可将交流电的0V电压抬高至1.65V,然后通过第一低通滤波器滤波后接入微处理器。电流互感器电路与电压互感器电路相似,它是将三相交流电流隔离输出为同频同相位的弱交流电流信号,之后的信号调理原理与电压互感器相同。电压过零检测电路是将第一运算放大器输出的弱交流电压信号与参考电压比较,若高于参考电压,输出则为+3.3V,若低于参考电压,输出则为0V,这样便能将交流电压信号转换成同频同相的矩形波信号,接入第一微处理器即可判断交流电压是否过零点。其他相的电路与上述分析相似。
本实用新型的有益效果体现在:用于三相工频交流电的电压、电流测量,能直接与微处理器相连,并具有高隔离性、高精度,稳定,过压、欠压限幅保护功能等特点。
附图说明
图1是本实用新型测量电路电压检测部分示意图。
图2是本实用新型测量电路电流检测部分示意图。
图3是本实用新型测量电路电压过零检测部分示意图。
具体实施方式
参照图1至图3,三相交流电压、电流测量电路,包括三相交流电压测量电路、三相交流电流测量电路以及电压过零检测电路;
所述三相交流电压测量电路包括U相、V相和W相电压检测电路,三相所述电压检测电路结构相同,均包括电压互感器、第一运算放大器、第一放大电阻、第一相位补偿电路、第一偏置电路、第一低通滤波器以及第一微处理器;U相、V相和W相电压检测电路的引线分别接到采样电阻上,所述采样电阻的另一端分别与所述电压互感器的第二输入引脚2连接,三个所述电压互感器的第一输入引脚1相互连接;以W相电压检测电路为例,W相的电压互感器的第一输出引脚3接地线,第二输出引脚4与所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚6连接;所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚6分别与所述第一相位补偿电路一端和第一放大电阻一端连接,所述第一相位补偿电路的另一端和第一放大电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的第六引脚10连接,所述第一运算放大器的同向输入端即第三引脚7接地线,所述第一运算放大器的第一引脚5、第五引脚9和第八引脚12悬空不接,第四引脚8接-15V电源,第七引脚11接+15V电源;所述第一运算放大器的第六引脚10与所述第一偏置电路连接,所述第一偏置电路通过所述第一低通滤波器与所述第一微处理器的输入端连接;所述第一偏置电路与所述第一微处理器之间设有第一二极管,所述第一低通滤波器与所述第一微处理器之间设有第二二极管,所述第一二极管的阳极接第一微处理器的输入端,阴极接+3.3V电源,所述第二二极管的阳极接地线,阴极接第一微处理器的输入端;所述U相、V相的电压互感器以及外围电路与所述W相结构相同;
所述三相交流电流测量电路包括U相、V相和W相电流检测电路,三相所述电流检测电路均包括电流互感器、第二运算放大器、第二放大电阻、第二相位补偿电路、第二偏置电路、第二低通滤波器以及第二微处理器;U相、V相和W相电流检测电路的导线分别穿过所述电流互感器中间的孔,以U相为例,电流互感器的第一输出引脚13接地线,第二输出引脚14与所述第二运算放大器的反向输入端即第二引脚16连接;所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚16分别与所述第二相位补偿电路一端和第二放大电阻一端连接,所述第二相位补偿电路的另一端和第二放大电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的第六引脚20连接,所述第二运算放大器的同向输入端即第三引脚17接地线,所述第二运算放大器的第一引脚15、第五引脚19和第八引脚22悬空不接,第四引脚18接-15V电源,第七引脚21接+15V电源;所述第二运算放大器的第六引脚20与所述第二偏置电路连接,所述第二偏置电路通过所述第二低通滤波器与所述第二微处理器的输入端连接;所述第二偏置电路与所述第二微处理器之间设有第三二极管,所述第二低通滤波器与所述第二微处理器之间设有第四二极管,所述第三二极管的阳极接第二微处理器的输入端,阴极接+3.3V电源,所述第四二极管的阳极接地线,阴极接第二微处理器的输入端;所述V相、W相的电流互感器以及外围电路与所述U相结构相同;
所述电压过零检测电路与所述第一运算放大器的输出端连接,所述电压过零检测电路包括电压比较器,所述第一运算放大器的第六引脚10与所述电压比较器即第二引脚24的同向输入端连接,所述电压比较器的反向输入端即第三引脚25接地线,第一引脚23接地线,第四引脚26接-15V电源,第五引脚27和第六引脚28悬空不接,第七引脚29接第三微处理器,并通过一电阻与+3.3V电源相连,第八引脚30接+15V电源。
本实用新型工作时,三相交流电压测量电路通过电压互感器隔离输出为同频同相位的弱交流电流信号,通过第一运算放大器和第一放大电阻转换成电压信号,同时通过R4、C1组成的第一相位补偿电路可以补偿信号转换中的延时,使第一运算放大器的输出更接近原交流电压,由于第一微处理器不能采集负电压,于是设计了R10和R13组成的第一偏置电路,可将交流电的0V电压抬高至1.65V,然后通过R16和C4组成的第一低通滤波器滤波后接入第一微处理器。电流互感器电路与电压互感器电路相似,它是将三相交流电流隔离输出为同频同相位的弱交流电流信号,之后的信号调理原理与电压互感器相同。电压过零检测是将第一运算放大器输出的弱交流电压信号与参考电压比较,若高于参考电压,输出则为+3.3V,若低于参考电压,输出则为0V,这样便能将交流电压信号转换成同频同相的矩形波信号,接入第一微处理器即可判断交流电压是否过零点。其他相的电路与上述分析相似。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.三相交流电压、电流测量电路,包括三相交流电压测量电路、三相交流电流测量电路以及电压过零检测电路;
所述三相交流电压测量电路包括U相、V相和W相电压检测电路,三相所述电压检测电路结构相同,均包括电压互感器、第一运算放大器、第一放大电阻、第一相位补偿电路、第一偏置电路、第一低通滤波器以及第一微处理器;U相、V相和W相电压检测电路的引线分别接到采样电阻上,所述采样电阻的另一端分别与所述电压互感器的第二输入引脚连接,三个所述电压互感器的第一输入引脚相互连接;以W相电压检测电路为例,W相的电压互感器的第一输出引脚接地线,第二输出引脚与所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚连接;所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚分别与所述第一相位补偿电路一端和第一放大电阻一端连接,所述第一相位补偿电路的另一端和第一放大电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的第六引脚连接,所述第一运算放大器的同向输入端即第三引脚接地线,所述第一运算放大器的第一引脚、第五引脚和第八引脚悬空不接,第四引脚接-15V电源,第七引脚接+15V电源;所述第一运算放大器的第六引脚与所述第一偏置电路连接,所述第一偏置电路通过所述第一低通滤波器与所述第一微处理器的输入端连接;所述第一偏置电路与所述第一微处理器之间设有第一二极管,所述第一低通滤波器与所述第一微处理器之间设有第二二极管,所述第一二极管的阳极接第一微处理器的输入端,阴极接+3.3V电源,所述第二二极管的阳极接地线,阴极接第一微处理器的输入端;所述U相、V相的电压互感器以及外围电路与所述W相结构相同;
所述三相交流电流测量电路包括U相、V相和W相电流检测电路,三相所述电流检测电路均包括电流互感器、第二运算放大器、第二放大电阻、第二相位补偿电路、第二偏置电路、第二低通滤波器以及第二微处理器;U相、V相和W相电流检测电路的导线分别穿过所述电流互感器中间的孔,以U相为例,电流互感器的第一输出引脚接地线,第二输出引脚与所述第二运算放大器的反向输入端即第二引脚连接;所述第一运算放大器的反向输入端即第二引脚分别与所述第二相位补偿电路一端和第二放大电阻一端连接,所述第二相位补偿电路的另一端和第二放大电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的第六引脚连接,所述第二运算放大器的同向输入端即第三引脚接地线,所述第二运算放大器的第一引脚、第五引脚和第八引脚悬空不接,第四引脚接-15V电源,第七引脚接+15V电源;所述第二运算放大器的第六引脚与所述第二偏置电路连接,所述第二偏置电路通过所述第二低通滤波器与所述第二微处理器的输入端连接;所述第二偏置电路与所述第二微处理器之间设有第三二极管,所述第二低通滤波器与所述第二微处理器之间设有第四二极管,所述第三二极管的阳极接第二微处理器的输入端,阴极接+3.3V电源,所述第四二极管的阳极接地线,阴极接第二微处理器的输入端;所述V相、W相的电流互感器以及外围电路与所述U相结构相同;
所述电压过零检测电路与所述第一运算放大器的输出端连接,所述电压过零检测电路包括电压比较器,所述第一运算放大器的第六引脚与所述电压比较器即第二引脚的同向输入端连接,所述电压比较器的反向输入端即第三引脚接地线,第一引脚接地线,第四引脚接-15V电源,第五引脚和第六引脚悬空不接,第七引脚接第三微处理器,并通过一电阻与+3.3V电源相连,第八引脚接+15V电源。
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