一种具有谐波计量功能的单相电能表制造技术

本发明专利技术公开了一种具有谐波计量功能的单相电能表，其特征是：包括输入运算放大模块、A/D转换模块、控制模块、电能储存模块、按键模块、LCD显示模块和电源模块，电压、电流信号依次经过输入运算放大模块、A/D转换模块输入到控制模块，所述控制模块还连接电能储存模块、按键模块和LCD显示模块。与现有技术相比，本发明专利技术成本低，电路结构简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电能计量
,具体地说是一种具有谐波计量功能的单相电能表。
技术介绍
由于非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。因此必须对非线性用电设备产生的谐波进行处理，那么首先要完成的就是谐波的计量。目前电能表都是只计量基波产生的电能，并且都是基于电能表计量芯片设计而成，这对谐波电能表的设计，采样芯片的选择都非常局限，而且成本非常高，不利于谐波电能表的推广使用。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种电路设计简单、成本低的具有谐波计量功能的单相电能表，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有谐波计量功能的单相电能表，其特征是：包括输入运算放大模块、A/D转换模块、控制模块、电能储存模块、按键模块、LCD显示模块和电源模块，电压、电流信号依次经过输入运算放大模块、A/D转换模块输入到控制模块，所述控制模块还连接电能储存模块、按键模块和LCD显示模块；所述电源模块包括交流-直流电压转换电路，高压直流-低压直流转换电路和低压直流-稳压直流转换电路。优选地，所述输入运算放大模块包括直流偏置信号产生电路、直流脉动电压信号产生电路和直流脉动电流信号产生电路，所述直流偏置信号产生电路产生直流偏置信号，所述直流脉动电压信号产生电路包括运算放大器U10A，所述直流脉动电流信号产生电路包括运算放大器U10B，所述直流偏置信号分别输入运算放大器U10A和U10B的同相输入端。优选地，所述交流-直流电压转换电路包括压敏热敏电阻RVT1、滤波电感L3、滤波电感L4、整流二极管D2和滤波电容C4，所述压敏热敏电阻RVT1的1管脚连接交流电压信号AC_N，3管脚分别连接交流电压信号AC_L和滤波电感L4的一端，2管脚连接滤波电感L3的一端，滤波电感L3的另一端连接整流二极管D2的负极，整流二极管D2的正极分别连接电感L1和滤波电容C4的一端，滤波电容C4的另一端连接滤波电感L4的另一端；所述高压直流-低压直流转换电路包括PWM调制芯片U1和滤波电容C3，所述PWM调制芯片U1的5管脚分别连接电感L1的另一端和电容C5的一端，4管脚分别连接电阻R7、R8的一端，3管脚连接电容C2的一端，1管脚分别连接电容C2、电阻R8的另一端和电感L2、电容C1的一端，电阻R7的另一端分别连接电容C1的另一端和二极管D1的负极，电容C1的一端还连接二极管D3的负极，二极管D3的正极连接滤波电容C3的一端，所述滤波电容C3、电感L2、电容C5的另一端和二极管D1的正极均连接电容C4的另一端；所述低压直流-稳压直流转换电路包括电阻R9，电阻R9的一端连接滤波电容C3的一端，电阻R9的另一端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接电阻R5、电容C6的一端和可控稳压源Q1的阳极，可控稳压源Q1的参考极分别连接电阻R5的另一端和电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接电感L5的一端和可控稳压源Q1的阴极，电感L5的另一端连接电容C6的另一端，电容C6的另一端输出电压Vcc，电容C6的一端接地。优选地，所述直流偏置信号产生电路输入端接基准电压，所述基准电压分别输入电容C7、C44和电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接电阻R22、电容C41的一端和运算放大器U10C的同相输入端，运算放大器U10C的反相输入端分别连接电阻R20、电容C43的一端，电阻R20、电容C43的另一端连接运算放大器U10C的输出端，运算放大器U10C的输出端还分别连接电容C8、C42的一端，电容C7、C41、C44、C8、C42和电阻R22的另一端均接地，运算放大器的输出端输出直流偏置信号。优选地，所述直流脉动电压信号产生电路的输入端接交流电压信号AC_L、AC_N，所述交流电压信号AC_L接电阻R30的一端，电阻R30的另一端连接电压互感器PT1的1管脚，电压互感器PT1的2管脚接交流电压信号AC_N，电压互感器PT1的4管脚分别连接电阻R35、R48和电容C49的一端，电阻R48的另一端分别连接电阻R65、电容C57的一端和运算放大器U10A反相输入端，运算放大器U10A的同相输入端连接电阻R49的一端，电阻R49、R35和电容C49的另一端均连接所述直流偏置信号，所述运算放大器U10A的输出端接电阻R65、电容C57的另一端和电阻R62、电容C55的一端，电容C55的另一端接所述直流偏置信号，电阻R62的另一端输出直流脉动电压信号；所述直流脉动电流信号产生电路的输入端接交流电压信号CT+、CT-，所述交流电压信号CT+、CT-分别接电流互感器CT1的1、2管脚，电流互感器CT1的4管脚分别连接电阻R36、R50和电容C50的一端，电阻R50的另一端分别连接电阻R64、电容C58的一端和运算放大器U10B反相输入端，运算放大器U10B的同相输入端连接电阻R51的一端，电阻R51、R36和电容C102的另一端均连接所述直流偏置信号，所述运算放大器U10B的输出端接电阻R64、电容C58的另一端和电阻R63、电容C56的一端，电容C56的另一端接所述直流偏置信号，电阻R63的另一端输出直流脉动电流信号。优选地，所述运算放大器U10A、U10B和U10C的型号均为TLV2374。优选地，所述PWM调制芯片U1的型号为LNK304，所述可控稳压源Q1的型号为TL431。优选地，所述控制模块包括单片机，所述单片机的型号TMS320F28335PGFA，所述LCD显示模块包括段式液晶4*32显示屏，所述段式液晶4*32显示屏的驱动芯片为HT1621B，所述存储模块包括存储器，型号为EFPROM，所述按键模块采用6*6轻触按键。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术采用单电源给运算放大器进行供电，在运算放大器的同相输入端直接加入直流偏置基准电压Gadc，通过运放进行加法运算，将交流电压信号和交流电流信号的负半周抬升至0V以上，相比于现有技术供电成本低，电路简单；控制模块采用FFT运算，计算简便，速度快；本专利技术选用读写次数较低的存储器，降低了成本，提高了安全性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术所述电压转换电路的电路图；图3是本专利技术所述直流偏置信号产生电路的电路图；图4是本专利技术所述直流脉动电压信号产生电路的电路图；图5是本专利技术所述直流脉动电流信号产生电路的电路图具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。如图1-5所示，本专利技术的一种具有谐波计量功能的单相电能表，其特征是：包括输入运算放大模块、A/D转换模块、控制模块、电能储存模块、按键模块、LCD显示模块和电源模块，电压、电流信号依次经过输入运算放大模块、A/D转换模块输入到控制模块，所述控制模块还连接电能储存模块、按键模块和LCD显示模块。所述输入运算放大模块将电压信号和电流信号通过运算放大将AC信号转换为可以被AD转换器识别0－3V的直流脉动信号，A/D转换模块将所述直流脉动信号进行模数转换，将转换结果的数字量信号送给所述控制模块，控制模块通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有谐波计量功能的单相电能表，其特征是：包括输入运算放大模块、A/D转换模块、控制模块、电能储存模块、按键模块、LCD显示模块和电源模块，电压、电流信号依次经过输入运算放大模块、A/D转换模块输入到控制模块，所述控制模块还连接电能储存模块、按键模块和LCD显示模块；所述电源模块包括交流‑直流电压转换电路，高压直流‑低压直流转换电路和低压直流‑稳压直流转换电路。

【技术特征摘要】
1.一种具有谐波计量功能的单相电能表，其特征是：包括输入运算放大模块、A/D转换模块、控制模块、电能储存模块、按键模块、LCD显示模块和电源模块，电压、电流信号依次经过输入运算放大模块、A/D转换模块输入到控制模块，所述控制模块还连接电能储存模块、按键模块和LCD显示模块；所述电源模块包括交流-直流电压转换电路，高压直流-低压直流转换电路和低压直流-稳压直流转换电路。2.根据权利要求1所述的一种具有谐波计量功能的单相电能表，其特征是：所述输入运算放大模块包括直流偏置信号产生电路、直流脉动电压信号产生电路和直流脉动电流信号产生电路，所述直流偏置信号产生电路产生直流偏置信号，所述直流脉动电压信号产生电路包括运算放大器U10A，所述直流脉动电流信号产生电路包括运算放大器U10B，所述直流偏置信号分别输入运算放大器U10A和U10B的同相输入端。3.根据权利要求1所述的一种具有谐波计量功能的单相电能表，其特征是：所述交流-直流电压转换电路包括压敏热敏电阻RVT1、滤波电感L3、滤波电感L4、整流二极管D2和滤波电容C4，所述压敏热敏电阻RVT1的1管脚连接交流电压信号AC_N，3管脚分别连接交流电压信号AC_L和滤波电感L4的一端，2管脚连接滤波电感L3的一端，滤波电感L3的另一端连接整流二极管D2的负极，整流二极管D2的正极分别连接电感L1和滤波电容C4的一端，滤波电容C4的另一端连接滤波电感L4的另一端；所述高压直流-低压直流转换电路包括PWM调制芯片U1和滤波电容C3，所述PWM调制芯片U1的5管脚分别连接电感L1的另一端和电容C5的一端，4管脚分别连接电阻R7、R8的一端，3管脚连接电容C2的一端，1管脚分别连接电容C2、电阻R8的另一端和电感L2、电容C1的一端，电阻R7的另一端分别连接电容C1的另一端和二极管D1的负极，电容C1的一端还连接二极管D3的负极，二极管D3的正极连接滤波电容C3的一端，所述滤波电容C3、电感L2、电容C5的另一端和二极管D1的正极均连接电容C4的另一端；所述低压直流-稳压直流转换电路包括电阻R9，电阻R9的一端连接滤波电容C3的一端，电阻R9的另一端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接电阻R5、电容C6的一端和可控稳压源Q1的阳极，可控稳压源Q1的参考极分别连接电阻R5的另一端和电阻R6的一端，电阻R6的另一端分别连接电感L5的一端和可控稳压源Q1的阴极，电感L5的另一端连接电容C6的另一端，电容C6的另一端输出电压Vcc，电容C6的一端接地。4.根据权利要求2所述的一种具有谐波计量功能的单相电能表，其特征是：所述直流偏置信号产生电路输入端接基准电压，所述基准电压分别输入电容C7、C44和电阻R21的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾玉淑，
申请(专利权)人：贾玉淑，
类型：发明
国别省市：山东;37