一种通用三相交流信号的同步采样装置，包括交流传感器、隔离滤波器、A/D模数转换器、过零检测电路和锁相倍频电路，其中交流传感器的输出端与隔离滤波器的输入端相连，隔离滤波器的输出端分为六路，六路均与A/D模数转换器的输入端相连，六路中的任意一路经过零检测电路、锁相倍频电路与A/D模数转换器的输入端相连。本实用新型专利技术采用高精度高速多通道AD模数转换器构建的性能优异的数据采集系统，最大限度地提高三相交流参数的采集准确度和可靠性，真实再现了信号特征，具备成本低廉、操作简单、适应面广，整个电路高效实用，实时性高，通用性强，还具备优良的可扩展性，可模块化集成于各种三相交流采样测试设备中使用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种通用三相交流信号的同步采样装置，包括交流传感器、隔离滤波器、A/D模数转换器、过零检测电路和锁相倍频电路，其中交流传感器的输出端与隔离滤波器的输入端相连，隔离滤波器的输出端分为六路，六路均与A/D模数转换器的输入端相连，六路中的任意一路经过零检测电路、锁相倍频电路与A/D模数转换器的输入端相连。本技术采用高精度高速多通道AD模数转换器构建的性能优异的数据采集系统，最大限度地提高三相交流参数的采集准确度和可靠性，真实再现了信号特征，具备成本低廉、操作简单、适应面广，整个电路高效实用，实时性高，通用性强，还具备优良的可扩展性，可模块化集成于各种三相交流采样测试设备中使用。【专利说明】一种通用三相交流信号同步采样装置
本技术属于计算机应用领域，具体涉及一种通用三相交流信号同步采样装 置。
技术介绍
三相交流信号的采样中，如果要达到比较理想的采样效果，实现信号的实时分析， 不仅要测量某一时刻被测电压、电流的幅值与精度，更重要的是在交流信号周期变化时，都 要能实现对三相交流信号的同步采样。由于严格意义上的同步采样是难以实现的，所以如 何减少采样同步偏差一直是一个重要研究的问题。考虑到三相交流信号周期的不稳定性， 以及对周期的测量也会存在一定的偏差，如果以固定周期进行采样，往往会出现采样区间 和信号周期不同步，产生频谱泄漏问题，造成诸如电压有效值、功率值等计算结果的误差， 采样精度较低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种通用三相交流信号同步采样装置，实现了三相交 流信号的同步采样。 为实现上述目的，本技术采用如下的技术方案：包括交流传感器、隔离滤波 器、A/D模数转换器、过零检测电路和锁相倍频电路，其中交流传感器的输出端与隔离滤波 器的输入端相连，隔离滤波器的输出端分为六路，六路均与A/D模数转换器的输入端相连， 六路中的任意一路经过零检测电路、锁相倍频电路与A/D模数转换器的输入端相连。 所述过零检测电路包括比较电路芯片、电阻、第一二极管和第二二极管，比较电路 芯片包括第一输入端和第二输入端，第一输入端与电阻的一端相连，电阻的另一端与隔离 滤波器的输出端相连，比较电路芯片的第二输入端接地，第一输入端与第二输入端之间设 置第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极接地，第一二极管的负极与比较电路芯片 的第一输入端相连，第二二极管的正极与比较电路芯片的第一输入端相连，第二二极管的 负极接地；比较电路芯片的输出端与锁相倍频电路的输入端相连。 所述比较电路芯片的型号为LM319。 所述锁相倍频电路包括锁相环电路以及倍频电路，倍频电路的输入端、过零检测 电路的输出端分别与锁相环电路的两个输入端相连，锁相环电路的输出端分为两路，一路 与倍频电路的输入端相连，另一路与A/D模数转换器相连。 所述锁相环电路为⑶4046锁相环电路。 所述倍频电路为计数器电路⑶4024。 所述A/D模数转换器为模数转化器ADS8556。 与现有技术相比，本技术具有的有益效果：本技术通过设置交流传感器、 隔离滤波器、A/D模数转换器、过零检测电路和锁相倍频电路，三相交流电各相电压和各相 电流信号经交流传感器、隔离滤波器后，作为待测信号被送至多通道A/D模数转换器采样 各通道的输入端，同时将其中一路经过零检测电路转换成与待测信号同频的方波信号，将 此方波信号送至锁相环电路的输入端，利用硬件锁相倍频电路产生2N个采样脉冲，该采样 脉冲作为高速多通道同步并行A/D模数转换器各通道采样的触发信号启动采样，完成对三 相交流电各相电压及各相电流信号的同步准确实时采样。本技术克服现有技术中采 用系统软件算法复杂的模式，并提高采样精度，通过过零检测电路结合硬件锁相环倍频电 路来实现一个周期内对交流信号的同步跟踪及多点脉冲的产生，采用多通道的高速A/D模 数转换器实现一个周期内对三相交流电压电流信号的多点同步实时采样，避免由采样区间 和信号周期不同步所产生的频谱泄漏问题，对信号一定范围频率的变化具有良好的跟踪特 性，可以保证对三相交流电各相电压电流的同步实时准确可靠采样，提高了实时性。 本技术采用硬件锁相环电路及过零检测电路实现了三相交流信号的同步采 样；采用高精度高速多通道AD模数转换器构建的性能优异的数据采集系统，最大限度地提 高三相交流参数的采集准确度和可靠性，真实再现了信号特征。 本技术采用简单的元器件，实现三相交流同步采样，具备成本低廉、操作简 单、适应面广，整个电路高效实用，实时性高，通用性强，还具备优良的可扩展性，可模块化 集成于各种三相交流采样测试设备中使用。 进一步的，本技术中A/D模数转换器为模数转化器ADS8556,对于并行 630kSPS采样速率的ADS8556,完全能够满足精确采样要求。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的电路实现原理框图。 图2为过零检测电路示意图。 图3为12/24倍频的锁相倍频电路。 图4为本技术应用实例中每个交流电工频周期内采样12/24点采样脉冲及采 样波形示意图。 【具体实施方式】 以下结合附图和实施例对本技术的内容做进一步详细说明，但本技术的 实际制作结构并不仅限于下述的实施例。 参见图1，本技术包括交流传感器1、隔离滤波器2、A/D模数转换器3、过零检 测电路4、锁相倍频电路5,其中交流传感器1的输出端与隔离滤波器2的输入端相连，隔离 滤波器2的输出端分为六路，六路分别为A相正压正弦波信号、B相电压正弦波信号、C相电 压正弦波信号、A相电流正弦波信号、B相电流正弦波信号、C相电流正弦波信号，六路均与 A/D模数转换器3的输入端相连，六路中的任意一路经过零检测电路4、锁相倍频电路5与 A/D模数转换器的输入端相连。交流传感器1用于接收三相交流电各相电压和各相电流信 号，过零检测电路用于接收三相交流电中一相电压或一相电流信号。 所述锁相倍频电路包括锁相环电路以及倍频电路，倍频电路的输入端、过零检测 电路的输出端分别与锁相环电路的两个输入端相连，锁相环电路的输出端分为两路，一路 与倍频电路的输入端相连，另一路与A/D模数转换器相连。 锁相倍频电路可以保证一个周期内产生2N个高频采样脉冲，（N可通过计数器进 行配置）利用其上升沿或下降沿触发同步采样。所述锁相环电路为CD4046锁相环电路。所 述倍频电路为计数器电路CD4024。所述A/D模数转换器为模数转化器ADS8556。 参见图3,图3中锁相倍频电路中计数器电路的计数值COUNT送入锁相环电路的 相位比较器输入端-比较信号输入端，计数值COUNT为2N个倍频（调整计数器的设置可改 变COUNT的数值）。输入信号经锁相环电路内部的放大整形、相位比较器、压控振荡器后输 出，输出信号与输入信号同相，用锁定后的倍频信号的下降沿触发采集，这样就保证了在一 个变化周波中采2N点，提高了采样的精度。 参见图2,所述过零检测电路4包括比较电路芯片、电阻R1、第一二极管T1和第 二二极管T2,比较电路芯片有包括第一输入端和第二输入端，第一输入端与电阻的一端相 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通用三相交流信号的同步采样装置，其特征在于，包括交流传感器(1)、隔离滤波器(2)、A/D模数转换器(3)、过零检测电路(4)和锁相倍频电路(5)，其中交流传感器(1)的输出端与隔离滤波器(2)的输入端相连，隔离滤波器(2)的输出端分为六路，六路均与A/D模数转换器(3)的输入端相连，六路中的任意一路经过零检测电路(4)、锁相倍频电路(5)与A/D模数转换器的输入端相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王楠，苏理，房有定，段小飞，王琛，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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