本实用新型专利技术涉及一种基于DSP的电网谐波电能测量装置，其主要特点是：包括开关电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及人机接口模块；开关电源模块与信号采集模块、信号处理模块以及人机接口模块相连接并为其供电，信号采集模块输出信号送至信号处理模块，信号处理模块的输出端与人机接口模块相连；信号采集模块由互感器、信号调理电路和滤波电路依次连接构成；信号处理模块包括DSP模块及与其相连的锁相环电路和数据存储模块。本实用新型专利技术设计合理，能够保证在电网频率不稳定的情况下采样点的间隔随着电网频率跟踪的结果而变化，提高了测量的准确性，解决了现有电能表对含有滤波电力系统不能准确计量的问题。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于功率测量
，尤其是一种基于DSP的电网谐波电能测量装置。
技术介绍
电力电子技术的出现及发展，使得大量非线性负荷产生并聚集，谐波大量注入电网，使得电力系统电压、电流波形产生畸变，继而造成电网容量的浪费。电能计量是电力系统收费的依据，而电网中大量谐波的存在，会产生计量误差，给电力部门和电力用户造成不小的经济损失，从而影响电网的经济运行。因此，充分认识谐波对电能计量的影响，采用针对谐波功率而设计的电能计量方法，研制出新型电能表对整个电力行业有着深远的影响。目前市场应用的电能计量表大多只是针对基波电能而计数收费的，造成无法将基波电能与谐波电能分开，存在不能对含有滤波电力系统准确计量的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于DSP的电网谐波电能测量装置，解决了现有电能表对含有滤波的电力系统不能准确计量的问题。本技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于DSP的电网谐波电能测量装置，包括开关电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及人机接口模块；开关电源模块与信号采集模块、信号处理模块以及人机接口模块相连接并为其供电；所述信号采集模块输出信号送至信号处理模块，所述信号处理模块的输出端与人机接口模块相连；所述信号采集模块由互感器、信号调理电路和滤波电路依次连接构成；所述信号处理模块包括DSP模块及与其相连的锁相环电路和数据存储模块；所述锁相环电路由放大器、相位比较器、低通滤波器、压控振荡器和除法器依次相连构成，采集模块输出的信号和放大器相连，除法器输出端的输出信号和相位比较器输入端相连，实现跟踪电网频率的功能。而且，所述人机接口模块由液晶显示器和物理键盘构成，该液晶显示器采用SED1335系列模块。而且，所述互感器包括三相电压互感器和三相电流互感器，该电压互感器使用HPT303模块，该电流互感器采用AKH-0.66模块，所述信号调理电路采用LF258运算放大器，所述滤波电路为截止频率为1.8KHz的低通滤波器。而且，所述数据存储模块采用X5045芯片。而且，所述DSP模块采用TMS320F2407系列模块。本技术的优点和积极效果是：1、本技术采用DSP模块采集到电网电压、电流信号的一个离散序列，能够定量分析出非线性负荷产生的谐波源向电网输送的各次谐波电能；能够保证在电网频率不稳定的情况下采样点的间隔随着电网频率跟踪的结果而变化，提高了测量的准确性，解决了现有电能表对含有滤波电力系统不能准确计量的问题。2、本技术对于三相四线系统，需要测量三相电压、电流，同时为了实时监测中线故障，也要测量中线电压，所以共有7个待测量，该装置内置DSP芯片本身具有16通道10位的A/D转换功能，满足功能，且信息调理电路使信号幅值满足DSP的A/D引脚所需电平大小，省去了专门A/D转换芯片，以及在A/D转换芯片和DSP之间设置的电平转换电路，大大简化了结构，降低了成本。3、本技术采用TMS320LF2407芯片的DSP，拥有多达40多个通用输入输出，可以大大简化硬件结构、体积，提高系统稳定性和可靠性。4、本技术采取的是集成电路基础上的锁相环，其特点是电源电压范围宽，输入阻抗高，动态功损低。5、本技术采用存储模块存储数据，避免因断电等误操作造成数据丢失等情况。附图说明图1是本技术的整体电路方框图；图2是锁相环电路的电路原理方框图；图3是DSP模块与液晶显示器、物理键盘连接电路图。具体实施方式以下结合附图对本技术实施例做进一步详述：一种基于DSP的电网谐波电能测量装置，如图1所示，包括开关电源模块1、信号采集模块2、信号处理模块3以及人机接口模块4；所述信号采集模块2输出信号送至信号处理模块3，信号处理模块3的输出端与人机接口模块4相连，所述开关电源模块1与信号采集模块2、信号处理模块3以及人机接口模块4相连接并为其供电。所述信号采集模块2包括互感器201、信号调理电路202和滤波电路203；互感器包括三相电压互感器和三相电流互感器，电压互感器选用型号为HPT303，电流互感器选用型号为AKH-0.66。由于互感器所采样的信号为双极性且幅值较小的信号，不能满足A/D转换引脚需求，因此，互感器采样的信号送到需要送入信号调理电路中，由信号调理电路内部型号为LF258的运算放大器将信号整体抬升到0到3V以内，从而满足DSP中A/D转换引脚信号电压，运算放大器输出端接至滤波电路输入端，在本实施例中，滤波电路为截止频率为1.8KHz的低通滤波器，将高频分量略去。所述电源模块1提供+5V以及+3.3V两种电压，+5V为信号调理电路中的运算放大器、滤波电路供电；+3.3V为锁相环电路、DSP芯片、物理键盘及液晶显示器提供供电和提供参考电压。所述信号处理模块3包括锁相环电路、DSP模块和数据存储模块三部分；如图2所示，锁相环电路301由放大器、相位比较器、压控振荡器(VCO)、低通滤波器和除法器组成；三相电压互感器、三相电流互感器所获得输入信号经信号调理电路及滤波电路接至信号输入端，在放大器中完成放大、整形后连接到相位比较器的一个输入端，相位比较器的另一输入端信号取自压控振荡器输出的比较信号Uo，两输入端信号作比较产生误差电压Ul从相位比较器输出端输出，此电压大小正比于Ui与Uo信号的相位差，之后误差电压送至低通滤波器去除高频分量后，得到控制电压Ud加至压控振荡器输入端，调整VCO振荡频率使其与信号频率相近，输出端经过除法器再次进入相位比较器I，继续与输入信号Ui作比较，直至满足采样频率与信号频率一致，从而最终实现信号相位同步锁定，并将所得信号送至DSP的XINT1引脚；DSP模块采用的是TMS320F2407系列，接收来自采集模块和锁相环电路的信号；数据存储模块采用X5045芯片，DSP芯片的I/O接口与X4045片选输入端相连，SPISIMO与串行数据输入端SI相连，SPISIMI与串行数据输出端SO相连，SPICLK与串行时钟端SCK相连。所述人机接口模块4包括液晶显示器和物理键盘；液晶显示器采用SED1335系列，如图3所示，DSP的IOPA0到IOPA7作为数据接口与SED1335的DB0到DB7相连；IOPB0与读操作信号引脚相连；IOPB1与写操作信号引脚相连；IOPB2与片选输入端相连作为片选信号；IOP本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于DSP的电网谐波电能测量装置，其特征在于：包括开关电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及人机接口模块；开关电源模块与信号采集模块、信号处理模块以及人机接口模块相连接并为其供电；所述信号采集模块输出信号送至信号处理模块，所述信号处理模块的输出端与人机接口模块相连；所述信号采集模块由互感器、信号调理电路和滤波电路依次连接构成；所述信号处理模块包括DSP模块及与其相连的锁相环电路和数据存储模块；所述锁相环电路由放大器、相位比较器、低通滤波器、压控振荡器和除法器依次相连构成，采集模块输出的信号和放大器相连，除法器输出端的输出信号和相位比较器输入端相连，实现跟踪电网频率的功能。
【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的电网谐波电能测量装置，其特征在于：包括开关电源模
块、信号采集模块、信号处理模块以及人机接口模块；开关电源模块与信号采
集模块、信号处理模块以及人机接口模块相连接并为其供电；所述信号采集模
块输出信号送至信号处理模块，所述信号处理模块的输出端与人机接口模块相
连；所述信号采集模块由互感器、信号调理电路和滤波电路依次连接构成；所
述信号处理模块包括DSP模块及与其相连的锁相环电路和数据存储模块；所述
锁相环电路由放大器、相位比较器、低通滤波器、压控振荡器和除法器依次相
连构成，采集模块输出的信号和放大器相连，除法器输出端的输出信号和相位
比较器输入端相连，实现跟踪电网频率的功能。
2.根据权利要求1所述的基于DSP的电网谐波电能...
【专利技术属性】
技术研发人员：王立伟，
申请(专利权)人：王立伟，
类型：新型
国别省市：河北;13
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