[发明专利]一种电能质量分析仪电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种电能质量分析仪电路，适用于测量领域。

背景技术

电能是现代社会应用最广泛最重要的一种能源形式，电力工业的发展程度标志着一个国家发展水平。随着科学技术和社会经济的发展，电网负荷增加，特别是非线性和冲击性负荷设备的使用，及多种大型设备的启停等，使电网干扰越来越多，而各种精密复杂的敏感设备对电能质量的要求越来越高。因此，合理有效地解决电能质量问题成为了当前电力电子技术研究的重点。

由于过去的电力负荷线性好且敏感度低，忽略不计数量少且功率低的电子设备，所以电能质量被认为是供电的可靠性，多用供电可靠率和停电次数等指标衡量电能质量。随着敏感负荷和重要负荷设备的大量接入，电网中的干扰、波动和特性变化都可能使整个系统无法正常工作。同时，在这些新型设备工作过程中产生的电磁干扰也会反馈到电力系统中造成电能质量污染。

电力电子技术是改善电能质量的主要措施，电力市场竞争日益激烈使世界各国更加重视这项新技术。研究并控制电能质量具有巨大的社会经济意义，可以减少用电设备故障，保障生活和生产的正常运行;还可以减少电网内部的损耗，提高电能使用效率。又能增强供电企业的竞争意识，从而大力促进电力市场开放式发展;同时对推动电力电子产业的革新具有非常重要作用。

随着社会经济的发展和用电设备种类的增加，大量冲击性、非线性电力设备向电网注入更多的干扰成分，严重影响和危害着电力系统的安全稳定和设备的正常运行；同时敏感负载增多，人民生活和工业生产对电能质量的要求越来越高，因此急需对电能质量进行分析。有效的监测电网状态并进行快速的故障分析，成为广大电力用户日益关心的问题。电能质量分析仪提供了一种最佳的测量手段和诊断方法，为解决电能质量问题提供有力支持。

发明内容

本发明提供一种电能质量分析仪电路，电路结构紧凑，体积小，实现了系统的高度集成，使信号的一致性较好，适应性好，提高了工作效率，功耗较低，且具有良好的抗干扰性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是。

电能质量分析仪电路由电压检测电路、电压增益控制电路、电压差动变换电路、整形电路组成。

所述电压检测电路中，电网输入电压U最大值为5OOV，希望大电阻RN上功率最小，对被测信号的损耗少，由型号相同大小相同的8个200k电阻串并联组成，可用排阻实现。为了保证精度，运放选用AD8512，一款双通道精密放大器，具有低失调电压、低输入偏置电流、低输入电压噪声和低输入电流噪声特性。运放的输入阻抗大、输出阻抗小，在本电路中起到隔离的作用。两个反接的二极管起保护运放的作用。由于芯片要求电源稳定供电，所以将l0uF与0.1uF的电容并联滤除高频以及低频干扰。

所述电压增益控制电路中，AD8250通用仪表放大器实现高达12MHz带宽，接近同类器件的两倍，同时其温度漂移比同类仪表放大器降低了75%。它可提供0.5微秒达0.01%建立时间。失调电压和增益漂移在所有可设置增益仪表放大器中都是最低的。电流和电压通道的增益控制电路相同，程控放大器AD8250的输入是电压互感器的输出。

所述电压差动变换电路选择一款低噪声、超低失真、高速差分放大器ADA4939，失调电压是±0.5mV，它是驱动高达16位分辨率、直流到100MHz的高性能模数转换器的理想选择。可通过内部共模反馈回路来调节共模电压，从而实现ADA4939输出与模数转换器输入的匹配。内部反馈回路还具有卓越的输出平衡及抑制偶次谐波失真的功能。而且ADA4939采用互补双极性工艺制造，其输入电压噪声低失真极低，直流偏置低，动态性能极佳。电路采用3.3 V至5V单电源供电。

所述整形电路为了保证分别测量电压和电流的同时可以测量频率，所以在电压和电流通道都加入测频环节。由于信号频率较低，选用双比较器LM319来检测交流信号的零点将正弦波转换成同步的方波信号。LM319中就集成了两个比较器，分别测量两通道频率提高了芯片利用率。电压和电流通道的电压比较电路相同，在此只给出电压通道的比较电路。为了防止运放因差动输入电压过大而损坏，在运放的同相端和反相端之间并接一对二极管，使输入的差动电压钳位在二极管的正向压降上。

本发明的有益效果是：电路结构紧凑，体积小，实现了系统的高度集成，使信号的一致性较好，适应性好，提高了工作效率，功耗较低，且具有良好的抗干扰性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电压检测电路。