[发明专利]一种交流电压有效值高精度测量电路

说明书

本发明提供了一种交流电压有效值高精度测量电路，包括如下电路模块：(1)直流偏置电路：将适当的直流偏置值V_DC和待测周期信号x(t)进行叠加，得到输出信号x₁(t)＝x(t)+V_DC，满足：满足：U_c＞x₁(t)＞0；(2)移相电路：移相电路由2个低通滤波电路组成，分别对x₁(t)进行移相φ₁和φ₂；(3)三角波发生电路：微处理器I/O口输出周期为T_c的方波信号u_PWM，通过积分电路，将方波信号u_PWM进行处理，得到对称三角波u_c(t)；(4)比较电路：将u_c(t)分别于与x₁(t)、和进行比较，分别得到输出PWM信号v_PWM、和(5)微处理器三路捕获单元：捕获v_PWM、和的导通时间，分别记为：和(6)计算程序：计算x(t)有效值的高精度测量值

技术领域

本发明属于测控及仪器仪表领域，具体涉及一种交流电压有效值高精度测量电路。

背景技术

在电力系统和仪器仪表领域，需要高精度获取交流信号的有效值。例如，在电力系统领域，需要实时测量电网交流电压/电流的有效值。在仪器仪表领域，同样需要高精度测量各种交流信号的有效值。为了获得高精度的有效值测量精度，最主要的方法有两种：①提高AD的采样频率和有效位数；②AD实现同步采样。所以，在AD采样频率和有效位数一致的情况下，同步采样条件下的有效值其精度最高。同步采样就是AD在待测信号过零点开始采样，这就需要复杂的过零点检测电路，并且需要保证AD在零点以最小的延迟时间启动采样。上述两点的实现，会导致硬件电路和软件算法更复杂和成本更高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交流电压有效值高精度测量电路。本发明给出的交流电压有效值高精度测量电路实现简单，能显著提高交流电压/电流有效值测量精度，为电力系统电能参数测量提供一种新的实现方案。

本发明提供的技术方案如下：

一种交流电压有效值高精度测量电路，包括如下电路模块：

(1)直流偏置电路：将适当的直流偏置值V_DC和待测周期信号x(t)进行叠加，得到输出信号x₁(t)＝x(t)+V_DC，满足：满足：U_c＞x₁(t)＞0；

(2)移相电路：移相电路由2个低通滤波电路组成，分别对x₁(t)进行移相φ₁和φ₂。由滤波器知识可知，通过对低通滤波器的幅频特性和相频特性进行合理的设计，使得通过该滤波器的信号，其幅值不变，相角进行移位，从而获得信号和其中：φ₁≠φ₂，φ₁，φ₂∈(0,2π/N)；

(3)三角波发生电路：微处理器I/O口输出周期为T_c的方波信号u_PWM，通过积分电路，将方波信号u_PWM进行处理，得到对称三角波u_c(t)；

(4)比较电路：将u_c(t)分别于与x₁(t)、和进行比较，分别得到输出PWM信号v_PWM、和

(5)微处理器三路捕获单元：捕获v_PWM、和的导通时间，分别记为：和

(6)计算程序：依据计算x₁(t)与u_c(t)、和进行PWM调制后有效值的估计值分别为和进而计算x(t)有效值的高精度测量值