CN104698394A

CN104698394A - 一种自动转换开关电器采样电路

Info

Publication number: CN104698394A
Application number: CN201410784522.5A
Authority: CN
Inventors: 刘琦; 娄建琴; 吕月乾; 赵玉泽; 易彬; 周峰; 张丰玺
Original assignee: Schneider Wingoal Tianjin Electric Equipment Co Ltd
Current assignee: Schneider Wingoal Tianjin Electric Equipment Co Ltd
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2015-06-10

Abstract

一种自动转换开关电器采样电路。其包括：24个电阻器R1-R24和6个电容器C1-C6；输入电源V1、V2、V3为主电源的A、B、C相的电源，电源V4、V5、V6为备电源的A、B、C相的电源。本发明效果：所用核心器件采用了集成芯片，提高了整个系统可靠性。外围器件主要由电阻和电容构成，复杂程度较低，提高了产品可加工性。能在37ms之内处理完六路交流信号，并计算出它们的有效值，效率高于普通的单片机系统。为纯硬件采样系统，不需要软件编程，降低了使用难度。以实现频率与相位差的测量，能扩展成发电及并网系统。能进行谐波分析，能在复杂电磁环境下正常工作。能在绝缘耐压测试实验时，直接耐受摇表绝缘测量。

Description

一种自动转换开关电器采样电路

技术领域

本发明属于自动转换开关电器技术领域，特别是涉及一种自动转换开关电器采样电路。

背景技术

在低压配电系统中，需要对电源进行实时检测。由于自动转换开关电器的特殊性，要求采样系统能够采集并处理六路交流信号。

目前，绝大多数的自动转换开关电器的电源检测模块都是用单片机进行测量与计算的，但是单片机这种器件如果要进行采样数据处理的话，会耗费大量的硬件资源，如果同时处理6路交流信号的话，则需要很高的配置。所以大部分的自动转换开关电器的电源检测模块都不是实时处理六路数据，而是分阶段分批处理交流信号。如此一来，将会影响系统的实时性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自动转换开关电器采样电路。

为了达到上述目的，本发明提供的自动转换开关电器采样电路包括：24个电阻器R1-R24和6个电容器C1-C6；输入电源V1、V2、V3为主电源的A、B、C相的电源，电源V4、V5、V6为备电源的A、B、C相的电源；其中：

主电源A相电源V1依次通过第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第一电容器C1和第四电阻器R4与地线0相连接；主电源B相电源V2依次通过第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第二电容器C2和第八电阻器R8与地线0相连接；主电源C相电源V3依次通过第九电阻器R9、第十电阻器R10、第十一电阻器R11、第三电容器C3和第十二电阻器R12与地线0相连接；

备电源A相电源V4依次通过第十三电阻器R13、第十四电阻器R14、第十五电阻器R15、第四电容器C4和第十六电阻器R16与地线0相连接；备电源B相电源V5依次通过第十七电阻器R17、第十八电阻器R18、第十九电阻器R19、第五电容器C5和第二十电阻器R20与地线0相连接；备电源C相电源V6依次通过第二十一电阻器R21、第二十二电阻器R22、第二十三电阻器R23、第六电容器C6和第二十四电阻器R24与地线0相连接。

所述的第一电阻器R1、第二电阻器R2、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第九电阻器R9、第十电阻器R10、第十三电阻器R13、第十四电阻器R14、第十七电阻器R17、第十八电阻器R18、第二十一电阻器R21和第二十二电阻器R22均为1M欧姆电阻器。

所述的第三电阻器R3、第七电阻器R7、第十一电阻器R11、第十五电阻器R15、第十九电阻器R19和第二十三电阻器R23均为75K欧姆电阻器。

所述的第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第五电容器C5和第六电容器C6均为47纳法电容器。

所述的第四电阻器R4、第八电阻器R8、第十二电阻器R12、第十六电阻器R16、第二十电阻器R20和第二十四电阻器R24均为1.2K欧姆电阻器。

本发明提供了一种自动转换开关电器采样电路，这种采样电路可以自己实时采集并处理六路交流采样信号，不用占用大量的单片机资源，可以保证系统的快速响应性。

本发明提供的自动转换开关电器采样电路具有下述技术效果：

1、本发明所用的核心器件采用了集成芯片，提高了整个系统的可靠性。

2、本发明的外围器件主要由电阻和电容构成，复杂程度较低，提高了产品的可加工性。

3、本发明的采样电路能够在37ms之内处理完六路交流信号，并计算出它们的有效值，效率高于普通的单片机系统。

4、本采样系统为纯硬件采样系统，不需要软件编程，降低了使用难度。

5、本采样系统还可以实现频率与相位差的测量，能够扩展成发电及并网系统。

6、本采样系统能够进行谐波分析，能够在复杂电磁环境下正常工作。

7、本采样系统能够在绝缘耐压测试实验时，直接耐受摇表绝缘测量。

附图说明

图1为本发明提供的自动转换开关电器采样电路的交流采样变换系统模拟部分电路图；

图2为本电路的交流采样变换系统数字部分电路图；

图3为本电路的交流采样变换系统模拟部分输入波形；

图4为本电路的交流采样变换系统模拟部分输出波形。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的自动转换开关电器采样电路进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的自动转换开关电器采样电路包括：24个电阻器R1-R24和6个电容器C1-C6；输入电源V1、V2、V3为主电源的A、B、C相的电源，电源V4、V5、V6为备电源的A、B、C相的电源；其中：

所述的第四电阻器R4、第八电阻器R8、第十二电阻器R12分别为主电源A、B、C相电源V1、V2、V3的采样电压输出电阻；第十六电阻器R16、第二十电阻器R20和第二十四电阻器R24分别为备电源A、B、C相电源V4、V5、V6的采样电压输出电阻。

所述的1M欧姆电阻的瞬间耐压值需要能够达到2000V；其通过利用整条回路上的高阻值的特性，可以将电流限制在一个很小的范围内，从而限制了电阻上的发热现象的产生，同时1M欧姆电阻由于具有2000V的瞬间耐压特性，所以可以很好地在雷电脉冲环境下限制系统的过电流；同时，系统中47纳法电容的瞬间电压值需要达到500V，通过利用电容通交阻直的特性，能够使系统在工程验收的绝缘耐压测试实验时，不用从整个配电系统中被摘除。

如图4所示，图中波形为系统模拟部分变换完成之后的波形，它是一个标准的正弦波，纵轴是峰值大小，其峰峰值为310mV。

如图2所示，其中UH1为采样系统的电压计算芯片，此芯片的型号是ATT7022E，此芯片为一颗电能计量芯片，本发明通过合理的前端变换，将此芯片由本来的电能计量芯片功能变换为自动转换开关系统的双路电源采样系统。其中N_2P、N_4P、N_6P为电压采样口，系统模拟部分将主电源变换后的波形输入到此输入引脚。其中R_2P、R_4P、R_6P为电流采样口，系统模拟部分将备电源的电压参数变换后的波形输入到此输入引脚。本数字部分的输出是通过SPI的高速通道来向外传送数据的，当上位机通过总线系统询问时，将当前系统的采集数据发送回去。

本发明提供的自动转换开关电器采样电路提供了一种自动转换开关电器采样电路，可以同时采集六路交流正弦信号并计算出它们的电压有效值，同时还具备测量频率、相位差的功能。

本电路不同于以往的软件加硬件的方案，这种纯硬件解决方案，能够实时计算出六路交流正弦信号的电参数。

Claims

1.一种自动转换开关电器采样电路，其特征在于：所述的自动转换开关电器采样电路包括：24个电阻器R1-R24和6个电容器C1-C6；输入电源V1、V2、V3为主电源的A、B、C相的电源，电源V4、V5、V6为备电源的A、B、C相的电源；其中：

2.根据权利要求1所述的自动转换开关电器采样电路，其特征在于：所述的第一电阻器R1、第二电阻器R2、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第九电阻器R9、第十电阻器R10、第十三电阻器R13、第十四电阻器R14、第十七电阻器R17、第十八电阻器R18、第二十一电阻器R21和第二十二电阻器R22均为1M欧姆电阻器。

3.根据权利要求1所述的自动转换开关电器采样电路，其特征在于：所述的第三电阻器R3、第七电阻器R7、第十一电阻器R11、第十五电阻器R15、第十九电阻器R19和第二十三电阻器R23均为75K欧姆电阻器。

4.根据权利要求1所述的自动转换开关电器采样电路，其特征在于：所述的第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第五电容器C5和第六电容器C6均为47纳法电容器。

5.根据权利要求1所述的自动转换开关电器采样电路，其特征在于：所述的第四电阻器R4、第八电阻器R8、第十二电阻器R12、第十六电阻器R16、第二十电阻器R20和第二十四电阻器R24均为1.2K欧姆电阻器。