CN206557283U - 设置有新型控制器的电能质量分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电能质量检测技术领域，具体地指一种设置有新型控制器的电能质量分析装置。其包括电源模块、信号采集模块、新型控制器、人机对话模块和信号处理模块；新型控制器包括DSP和CPLD，信号处理模块包括二阶低通滤波电路、单端转差分电路、过零检测电路和模数转换器。本实用新型以DSP和CPLD作为为新型控制器，具有体积小，成本低的特点，同时在DSP的选择上有很大的灵活性，能够获取满足性能要求的各种处理器。
Description
技术领域
本实用新型涉及电能质量检测技术领域，具体地指一种设置有新型控制器的电能质量分析装置。
背景技术
电能是一种清洁、经济的二次能源，容易控制、便于传输并且能够方便的转换为其它形式的能量，已经成为我们的生活中不可或缺的部分。在现代社会中，电能的应用程度已经成为一个国家发展水平的一个重要的标志。科技的不断进步，带给电子设备以新的发展空间的同时对电力系统供电质量的要求也随之越来越高。
随着科技的发展，各种新技术广泛应用于工业生产和人民生活的各个方面，各行各业开始采用性能好、效率高但对电源特性变化敏感的高科技设备，用户对电能质量的要求在不断提高。与此同时，许多新型的电气设备在其运行的同时却会带来各种电磁干扰，对电力系统的安全运行和用电设备的正常工作造成的危害与影响不断增加，因而电能质量问题日益突出，引起了供电部门和广大电力用户的普遍重视。电能质量的好坏已经直接影响到我们生活方方面面，随着科技的发展，电能质量的问题对我们国家经济的发展的影响将越来越大。因此加强对电能质量的检测和控制，以尽量减少因为电能质量的问题而给经济和社会带来的影响具有深远的意义。
电能质量测量装置作为电能质量研究的一个重要的方向，一方面供电部门需要对生产的电能进行监视和检测以保证提供电力用户合格的电能，另一方面，做为电力用户也需要对其设备工作所处的电网有一个清晰的了解，电能质量监测仪器的发展也越来越迅速。
在现有技术中，电能质量分析装置多采样单片机或者工控机作为测量系统的核心。使用单片机作为核心的电能质量分析装置运算速度较慢，不足以满足系统实时性的要求。而采用工控机的电能质量分析装置则体积较大，不便于携带。
实用新型内容
本实用新型的目的就是要提供一种设置有新型控制器的电能质量分析装置，其运算速度快，并且体积小。
为实现上述目的，本实用新型所设计的设置有新型控制器的电能质量分析装置，包括电源模块和信号采集模块，其特征在于：所述装置还包括新型控制器、人机对话模块和信号处理模块；所述新型控制器包括DSP和CPLD，所述信号处理模块包括二阶低通滤波电路、单端转差分电路、过零检测电路和模数转换器；所述信号采集模块的输出端与二阶低通滤波电路输入端相连，所述二阶低通滤波电路的输出端分别与单端转差分电路和过零检测电路的输入端相连，所述单端转差分电路和过零检测电路的输出端与模数转换器的输入端相连，所述模数转换器通过CPLD与DSP相互电性连接，所述人机对话模块与DSP电性相连，所述电源模块为模数转换器、DSP和CPLD供电。
进一步地，所述信号采集模块包括电压信号采集模块和电流信号采集模块，所述电压信号采集模块和电流信号采集模块的输出端分别与二阶低通滤波电路输入端相连。
更进一步地，所述DSP型号为TMS320F2812，所述CPLD型号为EPM7032AE，所述模数转换器型号为ADS8325；所述模数转换器的引脚RD、CS和EOC分别与CPLD的引脚1、引脚3和引脚8相连，所述DSP的引脚XRD、XCS0AND1和INT1分别与CPLD的引脚1、引脚3和引脚8相连。
再进一步地，所述电压信号采集模块包括电压传感器，所述电流信号采集模块包括电流传感器。
还进一步地，所述电压传感器型号为TV16E，所述电压传感器的引脚1串联电阻R1后和引脚2接入被测电压输出端，所述电压传感器的引脚3和引脚4上并联有电阻R2，所述电阻R2的两端为电压信号采集模块的输出端。
又进一步地，所述电流传感器型号为TBC-A02，所述电流传感器的引脚1通过电阻R10串联至接地，所述电流传感器的引脚2接地，所述电流传感器的引脚4和引脚3分别连接15V电压的正负极，所述电流传感器的引脚5和引脚6接入被测电流输出端，所述电阻R10远离接地的一端为电流信号采集模块的输出端。
在上述技术方案中，所述电阻R1为160KΩ，所述电阻R2为400Ω。
在上述技术方案中，所述电阻R10为5.1KΩ。
在上述技术方案中，所述人机对话模块包括电平转换器、按键和液晶显示器，所述按键和液晶显示器分别与电平转换器电性相连，所述电平转换器与DSP电性相连。
上述技术方案中，作为核心的新型控制器由DSP和CPLD组成。由于电能质量分析装置对信号处理的要求比较高，尤其是对运算能力的要求较高，而DSP芯片在数据处理方面具有巨大的优势。本实用新型所涉及到的计算量比较大，主要集中在FFT等运算中，采用DSP能极大的提高运算效率。最终我们采用了TI公司的32位定点DSP芯片TMS320F2812；CPLD采用的是Altera的EPM7032AE。将设计中对速度敏感的部分工作在高速条件下，而其余部分则工作在低速的条件下。这样可以达到性能与功耗的完美结合。DSP作为控制系统的核心，实现采样数据的实时分析运算功能，人机交互功能。
以电流型电压传感器TV16E为核心的电压信号采集模块和以电流传感器BC-A02为核心的电流信号采集模块组成信号采集模块，用于采集被检测电路中的模拟信号。模拟信号通过二阶低通滤波电路滤出噪音；处理后的模拟信号分别通过单端转差分电路和过零检测电路，然后将标准模拟信号输入模数转换器ADS8325。模数转换器ADS8325将标准模拟信号转换为数字信号；数字信号通过数据总线送入新型控制器中运算；再经过电平转换器后，通过液晶显示器显示电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率和功率因数等电能质量参数。
本实用新型在电路设计中采用并行采样芯片减小各相信号的相位差，采用可编程逻辑器件简化外围控制电路，采用数字信号处理器以保证计算分析的实时性。以DSP和CPLD作为为新型控制器，具有体积小，成本低的特点，同时在DSP的选择上有很大的灵活性，能够获取满足性能要求的各种处理器。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中DSP、CPLD和模数转换器的接口原理图；
图3为本实用新型中电压信号采集模块电路原理图；
图4为本实用新型中电流信号采集模块电路原理图。
图中：电压模块 1、DSP2、模数转换器 3、过零检测电路 4、单端转差分电路 5、二阶低通滤波电路 6、电压信号采集模块 7、电流信号采集模块 8、CPLD 9、电平转换器 10、按键 11、液晶显示器 12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：
如图1所示，本实用新型所述的设置有新型控制器的电能质量分析装置，由电源模块1、DSP2、CPLD9、模数转换器3、过零检测电路4、单端转差分电路5、二阶低通滤波电路6、电压信号采集模块7、电流信号采集模块8、电平转换器10、按键11和液晶显示器12组成。电源模块1为模数转换器3、DSP2和CPLD9供电。电压信号采集模块7和电流信号采集模块8的输出端分别与二阶低通滤波电路6输入端相连；二阶低通滤波电路6的输出端分别与单端转差分电路5和过零检测电路4的输入端相连。单端转差分电路5和过零检测电路4的输出端与模数转换器3的输入端相连；模数转换器3通过CPLD9与DSP2相互电性连接，按键11和液晶显示器12分别与电平转换器10电性相连，电平转换器10与DSP2电性相连。
如图2所示，DSP2型号为TMS320F2812，CPLD9型号为EPM7032AE，模数转换器型号为ADS8325；模数转换器的引脚RD、CS和EOC分别与CPLD9的引脚1、引脚3和引脚8相连，DSP2的引脚XRD、XCS0AND1和INT1分别与CPLD9的引脚1、引脚3和引脚8相连。
如图3所示，电压信号采集模块7主要由电压传感器组成，电压传感器型号为TV16E。电压传感器的引脚1串联电阻R1后和引脚2接入被测电压输出端，电压传感器的引脚3和引脚4上并联有电阻R2。电阻R1为160KΩ，电阻R2为400Ω。电阻R2的两端为电压信号采集模块7的输出端。
如图4所示，电流信号采集模块主要由电流传感器组成，电流传感器型号为TBC-A02。电流传感器的引脚1通过电阻R10串联至接地，电流传感器的引脚2接地，电流传感器的引脚4和引脚3分别连接15V电压的正负极，电流传感器的引脚5和引脚6接入被测电流输出端。电阻R10远离接地的一端为电流信号采集模块8的输出端，电阻R10为5.1KΩ。
以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种设置有新型控制器的电能质量分析装置，包括电源模块(1)和信号采集模块，其特征在于：所述装置还包括新型控制器、人机对话模块和信号处理模块；所述新型控制器包括DSP(2)和CPLD(9)，所述信号处理模块包括二阶低通滤波电路(6)、单端转差分电路(5)、过零检测电路(4)和模数转换器(3)；所述信号采集模块的输出端与二阶低通滤波电路(6)输入端相连，所述二阶低通滤波电路(6)的输出端分别与单端转差分电路(5)和过零检测电路(4)的输入端相连，所述单端转差分电路(5)和过零检测电路(4)的输出端与模数转换器(3)的输入端相连，所述模数转换器(3)通过CPLD(9)与DSP(2)相互电性连接，所述人机对话模块与DSP(2)电性相连，所述电源模块(1)为模数转换器(3)、DSP(2)和CPLD(9)供电。
2.根据权利要求1所述的设置有新型控制器的电能质量分析装置，其特征在于：所述信号采集模块包括电压信号采集模块(7)和电流信号采集模块(8)，所述电压信号采集模块(7)和电流信号采集模块(8)的输出端分别与二阶低通滤波电路(6)输入端相连。
3.根据权利要求2所述的设置有新型控制器的电能质量分析装置，其特征在于：所述DSP(2)型号为TMS320F2812，所述CPLD(9)型号为EPM7032AE，所述模数转换器型号为ADS8325；所述模数转换器的引脚RD、CS和EOC分别与CPLD(9)的引脚1、引脚3和引脚8相连，所述DSP(2)的引脚XRD、XCS0AND1和INT1分别与CPLD(9)的引脚1、引脚3和引脚8相连。
4.根据权利要求3所述设置有新型控制器的电能质量分析装置，器特征在于：所述电压信号采集模块(7)包括电压传感器，所述电流信号采集模块(8)包括电流传感器。
5.根据权利要求4所述的设置有新型控制器的电能质量分析装置，其特征在于：所述电压传感器型号为TV16E，所述电压传感器的引脚1串联电阻R1后和引脚2接入被测电压输出端，所述电压传感器的引脚3和引脚4上并联有电阻R2，所述电阻R2的两端为电压信号采集模块(7)的输出端。
6.根据权利要求4所述的设置有新型控制器的电能质量分析装置，其特征在于：所述电流传感器型号为TBC-A02，所述电流传感器的引脚1通过电阻R10串联至接地，所述电流传感器的引脚2接地，所述电流传感器的引脚4和引脚3分别连接15V电压的正负极，所述电流传感器的引脚5和引脚6接入被测电流输出端，所述电阻R10远离接地的一端为电流信号采集模块(8)的输出端。
7.根据权利要求5所述的设置有新型控制器的电能质量分析装置，其特征在于：所述电阻R1为160KΩ，所述电阻R2为400Ω。
8.根据权利要求6所述的设置有新型控制器的电能质量分析装置，其特征在于：所述电阻R10为5.1KΩ。
9.根据权利要求1至8任一项所述的设置有新型控制器的电能质量分析装置，其特征在于：所述人机对话模块包括电平转换器(10)、按键(11)和液晶显示器(12)，所述按键(11)和液晶显示器(12)分别与电平转换器(10)电性相连，所述电平转换器(10)与DSP(2)电性相连。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109245312A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-01-18 | 东北电力大学 | 一种低压配网电能质量综合治理装置 |
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2017
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