CN204731310U - 一种交流电流直流分量检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种交流电流直流分量检测电路，包括对待测交流电信号进行采样的采样电路、滤波电路，RC低通滤波器包括电阻R5和电容C3；所述的切比雪夫低通滤波器包括运算放大器U1C、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C4和电容C5；RC低通滤波器的输出端通过电阻R6接入到所述的运算放大器U1C的反相输入端；运算放大器U1C的同相输入端通过电阻R7和电容C4组成的并联RC电路接地；电阻R8连接在RC低通滤波器的输出端与运算放大器U1C的输出端之间；在运算放大器U1C的反相输入端与输出端之间连接所述的电容C5；运算放大器U1C的输出端为切比雪夫低通滤波器的输出端。本实用新型电路简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及交流电流直流分量检测电路。
背景技术
交流电流直流分量检测指的是在交流系统中，同时存在交流电流和0HZ的直流分量电流，检测电路提取其中的0HZ直流分量电流。可用作并网逆变器输出直流分量检测电路。传统的检测方式中并未使用低通滤波器滤提取交流分量中的直流分量，而是直接用MCU的数字ADC采样交流信号，用数字滤波器将交流信号进行滤波运算，提取交流分量中的直流分量，这种方式对直流分量的检测精度相当受限。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对传统检测交流电直流分量时直接采用MCU的数字ADC采样交流信号，用数字滤波器将交流信号进行滤波运算，提取交流分量中的直流分量的方式检测精度相当受限的不足，提供一种交流电流直流分量检测电路。
本实用新型的技术方案是：一种交流电流直流分量检测电路，包括对待测交流电信号进行采样的采样电路、滤波电路，所述的滤波电路包括RC低通滤波器和切比雪肤低通滤波器；其中：所述的RC低通滤波器包括电阻R5和电容C3；所述的电阻R5的一端与所述的采样电路的输出端相连，另一端通过所述的电容C3接地，所述的电阻R5与电容C3的连接处为所述的RC低通滤波器的输出端；所述的切比雪夫低通滤波器包括运算放大器U1C、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C4和电容C5；所述的RC低通滤波器的输出端通过电阻R6接入到所述的运算放大器U1C的反相输入端；所述的运算放大器U1C的同相输入端通过所述的电阻R7和电容C4组成的并联RC电路接地；所述的电阻R8连接在所述的RC低通滤波器的输出端与运算放大器U1C的输出端之间；在运算放大器U1C的反相输入端与输出端之间连接所述的电容C5；运算放大器U1C的输出端为切比雪夫低通滤波器的输出端。
本实用新型电路简单。
本实用新型具有如下优选方式：
还包括加法器，所述的加法器设置在所述的切比雪夫低通滤波器的输出端；所述的加法器包括运算放大器U1D、电阻R10和参考电压信号；所述的运算放大器U1D的反相输入端接所述的切比雪夫低通滤波器的输出端，所述的运算放大器U1D的同相输入端接所述的参考电压信号；在运算放大器U1D的反相输入端与输出端之间串接所述的电阻R10；所述的运算放大器U1D的输出端为所述的加法器的输出端。所述的参考电压信号为0.75V的直流电压。在所述的加法器的运算放大器U1D的反相输入端与切比雪夫低通滤波器的输出端之间还串连有电阻R9。
本实用新型的该2优选方式中，输入的待检测的交流电流，经过差分采样电路得到交流电流信号，交流电流信号通过RC低通滤波器和切比雪肤低通滤波器，滤除交流电流信号中的变变量，输出以0V为参考电平的直流分量。此直流分量经加法器，输出以1.5V为参考电平的直流分量，以便数字ADC采样之用。整个电路结构简单，原理清楚。
所述的采样电路为差分采样电路，包括运算放大器U1B、电阻R3、电容C2；待测交流电流信号输入到所述的运算放大器U1B的反相输入端，电阻R3和电容C2并联在运算放大器U1B的反相输入端与输出端之间，所述的运算放大器U1B的同相端接待测交流电流信号地；所述的运算放大器U1B的输出端为养分采样电路的输出。在所述的待测交流电流信号(IAC-IN)和待测交流电流信号地(IGND)接入到所述的运算放大器U1B的反相输入端与同相输入端之前，还分别串连有电阻R1和电阻R2。在所述的运算放大器U1B的同相端与地之间还并联设置有电阻R4和电容C1。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型的原理电路图。
具体实施方式
实施例1，本实施例是一种用来检测交流电流中的直流分量检测电路，如图1所示：本实施例的检测直流分量检测电路包括差分采样电路、RC低通滤波器、切比雪夫低通滤波器和加法器四个部分。差分采样电路对待测的交流电信号IAC-IN进行采样，经过RC低通滤波器和切比雪肤低通滤波器两层滤波以后输出以0V为参考电平的直流分量DC。此直流分量经加法器，输出以1.5V为参考电平的直流分量，以便数字ADC采样之用。整个电路结构简单，原理清楚。
其中，差分采样电路包括运算放大器U1B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2；待测交流电流信号IAC_IN输入到运算放大器U1B的反相输入端，在输入到运算放大器U1B的反相输入端之前，串连电阻R1，该电阻R1为限流电阻。电阻R3和电容C2并联在运算放大器U1B的反相输入端与输出端之间，电阻R4和C1并联在运算放大器U1B的正相输入端与地之间；待测交流电流信号地IGND通过限流电阻R2接运算放大器U1B同相端。这时，运算放大器U1B输出信号IAC_O与输入信号IAC_IN相同。
RC低通滤波器包括电阻R5和电容C3；电阻R5的一端与采样电路的输出端ICA-O相连，另一端通过电容C3接地，电阻R5与电容C3的连接处为所述的RC低通滤波器的输出端。RC低通滤波器输入信号为IAC_O,通过RC低通滤波器将IAC_O上的一部分交流信号滤波后输出信号I_D。
切比雪夫低通滤波器包括运算放大器U1C、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C4和电容C5；RC低通滤波器的输出端通过电阻R6接入到运算放大器U1C的反相输入端；运算放大器U1C的同相输入端通过电阻R7和电容C4组成的并联RC电路接地；电阻R8连接在RC低通滤波器的输出端与运算放大器U1C的输出端之间；在运算放大器U1C的反相输入端与输出端之间连接电容C5；运算放大器U1C的输出端为切比雪夫低通滤波器的输出端。
切比雪肤低通滤波器很简洁，只包括运算放大器U1C、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C4和电容C5等元件；运算放大器U1C的输入信号为I_D,输出信号DC只包含I_D中的直流分量，而输出直流电压信号DC是以0V为参考电平。
加法器设置在切比雪夫低通滤波器的输出端；加法器包括运算放大器U1D、电阻R10和参考电压信号；运算放大器U1D的反相输入端接切比雪夫低通滤波器的输出端，运算放大器U1D的同相输入端接参考电压信号；在运算放大器U1D的反相输入端与输出端之间串接电阻R10；运算放大器U1D的输出端为加法器的输出端。参考电压信号为0.75V的直流电压。在加法器的运算放大器U1D的反相输入端与切比雪夫低通滤波器的输出端之间还串连有电阻R9。
加法器包括运算放大器U1D,电阻R10和电阻R11，U1D的同向输入端施加0.75V的直流电压。运算放大器U1D的输入信号为DC,输出信号为IAC_DC,直流电压信号IAC_DC是以1.5V为参考电平的直流电压，以便提供给数字ADC采样。
本实施例利用运放的运算功能构成一个差分采样电路，采样来自交流电流传感器输出的电压信号IAC_IN，提高了抗干抗扰能力的同时也提高采样精度。经过RC和切比雪肤低低通滤波器之后得到了交流系统中的直流分量，为了便于数字ADC采样，最后将得到的直流分量通过加法器得到以1.5V为参考电平的直流分量。
根据这个工作原理，交流电流直流分量测量电路如下图1所示。图1中的电路由运放U1B构成的差分采样电路、R5和C3构成的RC低通滤波器、运放U1C构成的切比雪肤低低通滤波器，运放U1D构成的加法电路组成。差分采样电路检测输入交流信号IAC_IN输出IAC_O,交流信号IAC_O通过RC低通滤波器将IAC_O上的一部分交流信号滤波后输出信号I_D，信号I_D通过切比雪肤低通滤波器后输出信号DC，其只包含I_D中的直流分量，且输出的直流电压信号DC是以0V为参考电平。直流分量信号DC通过运算放大器U1D后输出信号为直流分量IAC_DC信号,IAC_DC是以1.5V为参考电平的直流电压，以便提供给数字ADC采样。
Claims (7)
1.一种交流电流直流分量检测电路，包括对待测交流电信号进行采样的采样电路、滤波电路，其特征在于：所述的滤波电路包括RC低通滤波器和切比雪肤低通滤波器；
所述的RC低通滤波器包括电阻R5和电容C3；所述的电阻R5的一端与所述的采样电路的输出端(ICA-O)相连，另一端通过所述的电容C3接地，所述的电阻R5与电容C3的连接处为所述的RC低通滤波器的输出端；
所述的切比雪夫低通滤波器包括运算放大器U1C、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C4和电容C5；所述的RC低通滤波器的输出端通过电阻R6接入到所述的运算放大器U1C的反相输入端；所述的运算放大器U1C的同相输入端通过所述的电阻R7和电容C4组成的并联RC电路接地；所述的电阻R8连接在所述的RC低通滤波器的输出端与运算放大器U1C的输出端之间；在运算放大器U1C的反相输入端与输出端之间连接所述的电容C5；运算放大器U1C的输出端为切比雪夫低通滤波器的输出端(DC)。
2.根据权利要求1所述的交流电流直流分量检测电路，其特征在于：还包括加法器，所述的加法器设置在所述的切比雪夫低通滤波器的输出端(DC)；所述的加法器包括运算放大器U1D、电阻R10和参考电压信号；所述的运算放大器U1D的反相输入端接所述的切比雪夫低通滤波器的输出端(DC)，所述的运算放大器U1D的同相输入端接所述的参考电压信号；在运算放大器U1D的反相输入端与输出端之间串接所述的电阻R10；所述的运算放大器U1D的输出端为所述的加法器的输出端(IAC-DC)。
3.根据权利要求2所述的交流电流直流分量检测电路，其特征在于：所述的参考电压信号为0.75V的直流电压。
4.根据权利要求3所述的交流电流直流分量检测电路，其特征在于：在所述的加法器的运算放大器U1D的反相输入端与切比雪夫低通滤波器的输出端之间还串连有电阻R9。
5.根据权利要求1至4中任一所述的交流电流直流分量检测电路，其特征在于：所述的采样电路为差分采样电路，包括运算放大器U1B、电阻R3、电容C2；待测交流电流信号(IAC-IN)输入到所述的运算放大器U1B的反相输入端，电阻R3和电容C2并联在运算放大器U1B的反相输入端与输出端之间，所述的运算放大器U1B的同相端接待测交流电流信号地(IGND)；
所述的运算放大器U1B的输出端为养分采样电路的输出(IAC-O)。
6.根据权利要求5所述的交流电流直流分量检测电路，其特征在于：在所述的待测交流电流信号(IAC-IN)和待测交流电流信号地(IGND)接入到所述的运算放大器U1B的反相输入端与同相输入端之前，还分别串连有电阻R1和电阻R2。
7.根据权利要求6所述的交流电流直流分量检测电路，其特征在于：在所述的运算放大器U1B的同相端与地之间还并联设置有电阻R4和电容C1。
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