一种基于同步采样的自适应滤直电路及其滤直方法技术

一种基于同步采样的自适应滤直电路及其滤直方法，包括交流采样电路、装置电源电路、直流基准电路、信号处理单元和平衡电路，所述装置电源电路用于将电源电压转换为直流电压，装置电源电路与直流基准电路连接并经过平衡电路将装置电源电路产生的直流电压转化为两路相同的直流参考电压，其中一路直流参考电压直接输入信号处理单元，另一路直流参考电压作为直流偏置信号叠加在交流采样电路输出的电压信号中并输入信号处理单元，所述信号处理单元同步采集两路输入的信号并进行做差运算。本发明专利技术利用数字差分实现实时滤波功能，采样周期短，使其不容易受到频谱泄露的影响，精度较高且不影响后期软件算法的处理。且不影响后期软件算法的处理。且不影响后期软件算法的处理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同步采样的自适应滤直电路及其滤直方法


[0001]本专利技术涉及仪器仪表
的分析及测量控制技术，具体涉及一种基于同步采样的自适应滤直电路及其滤直方法。

技术介绍

[0002]由于直流分量是影响测量精度的重要因素，目前在电力行业中，电力采样中的滤直(基准直流和暂态直流)主要为软件算法，其中主要采用全波傅里叶算法，但全波傅里叶算法存在以下缺点：其一，用于执行算法的CPU负荷量大且采样周期长；其二，容易受到频谱泄露的影响，在频率波动时，必定有频谱泄露影响滤直效果(非硬件跟频时)，硬件跟频有至少一周的延迟，尤其是全波测量算法时对高精度采样影响较大；其三，即使采用改进后全波傅里叶算法(估值算后插值)，虽然提高了精度，但是在实时性和暂态直流滤除时存在误差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有实时性、精度较高的基于同步采样的自适应滤直电路及其滤直方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种基于同步采样的自适应滤直电路，包括交流采样电路、装置电源电路、直流基准电路、平衡电路以及信号处理单元，所述交流采样电路将采集到的电流电压转换为电压信号，所述装置电源电路用于将电源电压转换为直流电压，直流基准电路与装置电源电路连接，直流基准电路连接有平衡电路，直流电压经过直流基准电路以及平衡电路转化为两路相同的直流参考电压，平衡电路用于保持两路电压输出的电压值相等，其中一路直流参考电压直接输入信号处理单元，另一路直流参考电压与交流采样电路连接并为电压信号叠加直流偏置信号后输入信号处理单元，所述信号处理单元同步采集两路输入的信号并进行做差运算。
[0006]进一步，所述信号处理单元为内置有AD采样模块的微处理器。
[0007]进一步，所述交流采样电路包括电压互感器、分压电阻以及滤波电路，所述交流采样电路通过电压互感器采集交流信号，所述交流信号经过分压电阻以及滤波电路后转化为电压信号。
[0008]进一步，所述交流采样电路包括电压互感器、电阻R1、电阻R2、电容器C1、电容器C2、电容器C3和电容器C4，所述电阻R1、电容器C1均与电压互感器并联，电容器C1的一端、电容器C2的一端分别连接在电阻R1的两端，电容器C1的另一端、电容器C2的另一端与电源地连接，电容器C4的一端通过电阻R2与电容器C3的一端连接，并且电容器C4的一端与信号处理单元连接，电容器C4的另一端与电容器C3的另一端连接，平衡电路与电容器C4的另一端连接。
[0009]进一步，所述直流基准电路包括两个并联的基准电压芯片，两个基准电压芯片与装置电源电路连接，并通过连接平衡电路后输出两路相同的直流参考电压。
[0010]进一步，所述直流基准电路包括第一基准电压芯片、第二基准电压芯片、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容器C5、电容器C6、电容器C7、电容器C8和电容器C9，所述平衡电路包括电阻R9、电阻R10和电阻R11；
[0011]所述第一基准电压芯片的第一V
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引脚、第二基座电压芯片的TV引脚与装置电源电路连接，电阻R3的两端分别与第一基准电压芯片的第一V
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引脚、第二V
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引脚连接，电阻R4的两端分别与第二基准电压芯片的TV引脚、VS引脚连接，电容器C5的一端与第一基准电压芯片的第一V
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引脚、第二基准电压芯片的TV引脚连接，电容器C5的另一端与信号地连接，电阻R5的一端连接在第一基准电压芯片的NC引脚，电容器C6、电容器C7以及电阻R7的一端连接在第一基准电压芯片的第四V
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引脚上，第一基准电压芯片的第三V
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引脚与第四V
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引脚连接，电阻R5、电容器C6以及电容器C7的另一端与信号地连接，电阻R11的一端与电阻R7的另一端、电阻R9的一端连接，且电阻R11的一端与交流采样电路连接，电阻R6的一端连接在第二基准电压芯片的TP引脚，电容器C8和电容器C9的一端连接在第二基准电压芯片的OUTPUT引脚，电阻R8的一端、电阻R6的另一端、电容器C8的另一端以及电容器C9的另一端连接在一起并与信号地连接，电阻R11的另一端与电阻R8的另一端、电阻R10的一端连接，电阻R11的另一端与信号处理单元连接，电阻R9以及电阻R10的另一端连接并与信号地连接。
[0012]进一步，所述直流基准电路包括第一基准电压芯片、第二基准电压芯片、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、二极管D1、二极管D2和电容器C5，平衡电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10和电容器C10；
[0013]所述第一基准电压芯片、第二基准电压芯片的V+引脚与装置电源电路连接，第一基准电压芯片的第一V
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引脚与第二V
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引脚连接在一起，电阻R18、电阻R19的一端与第一基准电压芯片的R引脚连接，电阻R18、电阻R19的另一端与二极管D1的阳极连接，第一基准电压芯片的第三V
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引脚、第四V
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引脚与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R7的一端连接，电阻R9的一端与电阻R7的另一端连接，第二基准电压芯片的第一V
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引脚与第二V
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引脚连接，电阻R20、电阻R21的一端与第二基准电压芯片的R引脚连接，电阻R20的另一端与二极管D2的阴极连接，电阻R21的另一端与二极管D2的阳极连接，第二基准电压芯片的第三V
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引脚、第四V
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引脚连接在二极管D2的阳极，电阻R8的一端与二极管D2的阴极连接，电阻R8的另一端与电阻R10的一端连接，电容器C5的一端与装置电源电路连接，电容器C5的另一端、电阻R9的另一端和电阻R10的另一端与信号地连接；电阻R11的一端与电阻R9的一端连接并与交流采样电路连接，电阻R11的另一端与电阻R10的一端连接并与信号处理单元连接，电容器C10的一端与电阻R11的另一端连接，电容器C10的另一端与电源地连接。
[0014]进一步，所述直流基准电路包括第一基准电压芯片、第二基准电压芯片、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容器C5、电容器C6、电容器C7、电容器C8和电容器C9，所述第一基准电压芯片的VS引脚、第二基准电压芯片的TV引脚与装置电源电路连接，电阻R3的两端分别与第一基准电压芯片的VS引脚、SLEEP引脚连接，电阻R4的两端分别与第二基准电压芯片的TV引脚、VS引脚连接，电容器C5的一端与第一基准电压芯片的VS引脚、第二基准电压芯片的TV引脚连接，电容器C5的另一端与信号地连接，电阻R5的一端连接在第一基准电压芯片的TP引脚，电容器C6、电容器C7以及电阻R7的一端连接在第一基准电压芯片的OUTPUT引脚上，电阻R5、电容器C6以及电容器C7的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同步采样的自适应滤直电路，其特征在于：包括交流采样电路、装置电源电路、直流基准电路、平衡电路以及信号处理单元，所述交流采样电路将采集到的电流电压转换为电压信号，所述装置电源电路用于将电源电压转换为直流电压，直流基准电路与装置电源电路连接，直流基准电路连接有平衡电路，直流电压经过直流基准电路以及平衡电路转化为两路相同的直流参考电压，平衡电路用于保持两路电压输出的电压值相等，其中一路直流参考电压直接输入信号处理单元，另一路直流参考电压与交流采样电路连接并为电压信号叠加直流偏置信号后输入信号处理单元，所述信号处理单元同步采集两路输入的信号并进行做差运算。2.根据权利要求1所述的一种基于同步采样的自适应滤直电路，其特征在于：所述信号处理单元为内置有AD采样模块的微处理器。3.根据权利要求1所述的一种基于同步采样的自适应滤直电路，其特征在于：所述交流采样电路包括电压互感器、分压电阻以及滤波电路，所述交流采样电路通过电压互感器采集交流信号，所述交流信号经过分压电阻以及滤波电路后转化为电压信号。4.根据权利要求1所述的一种基于同步采样的自适应滤直电路，其特征在于：所述交流采样电路包括电压互感器、电阻R1、电阻R2、电容器C1、电容器C2、电容器C3和电容器C4，所述电阻R1、电容器C1均与电压互感器并联，电容器C1的一端、电容器C2的一端分别连接在电阻R1的两端，电容器C1的另一端、电容器C2的另一端与电源地连接，电容器C4的一端通过电阻R2与电容器C3的一端连接，并且电容器C4的一端与信号处理单元连接，电容器C4的另一端与电容器C3的另一端连接，平衡电路与电容器C4的另一端连接。5.根据权利要求1所述的一种基于同步采样的自适应滤直电路，其特征在于：所述直流基准电路包括两个并联的基准电压芯片，两个基准电压芯片与装置电源电路连接，并通过连接平衡电路后输出两路相同的直流参考电压。6.根据权利要求5所述的一种基于同步采样的自适应滤直电路，其特征在于：所述直流基准电路包括第一基准电压芯片、第二基准电压芯片、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容器C5、电容器C6、电容器C7、电容器C8和电容器C9，所述平衡电路包括电阻R9、电阻R10和电阻R11；所述第一基准电压芯片的第一V
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引脚、第二基座电压芯片的TV引脚与装置电源电路连接，电阻R3的两端分别与第一基准电压芯片的第一V
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引脚、第二V
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引脚连接，电阻R4的两端分别与第二基准电压芯片的TV引脚、VS引脚连接，电容器C5的一端与第一基准电压芯片的第一V
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引脚、第二基准电压芯片的TV引脚连接，电容器C5的另一端与信号地连接，电阻R5的一端连接在第一基准电压芯片的NC引脚，电容器C6、电容器C7以及电阻R7的一端连接在第一基准电压芯片的第四V
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引脚上，第一基准电压芯片的第三V
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引脚与第四V
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引脚连接，电阻R5、电容器C6以及电容器C7的另一端与信号地连接，电阻R11的一端与电阻R7的另一端、电阻R9的一端连接，且电阻R11的一端与交流采样电路连接，电阻R6的一端连接在第二基准电压芯片的TP引脚，电容器C8和电容器C9的一端连接在第二基准电压芯片的OUTPUT引脚，电阻R8的一端、电阻R6的另一端、电容器C8的另一端以及电容器C9的另一端连接在一起并与信号地连接，电阻R11的另一端与电阻R8的另一端、电阻R10的一端连接，电阻R11的另一端与信号处理单元连接，电阻R9以及电阻R10的另一端连接并与信号地连接。7.根据权利要求5所述的一种基于同步采样的自适应滤直电路，其特征在于：所述直流
基准电路包括第一基准电压芯片、第二基准电压芯片、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、二极管D1、二极管D2和电容器C5，平衡电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10和电容器C10；所述第一基准电压芯片、第二基准电压芯片的V+引脚与装置电源电路连接，第一基准电压芯片的第一V
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引脚与第二V
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引脚连接在一起，电阻R18、电阻R19的一端与第一基准电压芯片的R引脚连接，电阻R18、电阻R19的另一端与二极管D1的阳极连接，第一基准电压芯片的第三V
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引脚、第四V
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引脚与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R7的一端连接，电阻R9的一端与电阻R7的另一端连接，第二基准电压芯片的第一V
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引脚与第二V
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引脚连接，电阻R20、电阻R21的一端与第二基准电压芯片的R引脚连接，电阻R20的另一端与二极管D2的阴极连接，电阻R21的另一端与二极管D2的阳极连接，第二基准电压芯片的第三V
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引脚、第四V
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引脚连接在二极管D2的阳极，电阻R8的一端与二极管D2的阴极连接，电阻R8的另一端与电阻R10的一端连接，电容器C5的一端与装置电源电路连接，电容器C5的另一端、电阻R9的另一端和电阻R10的另一端与信号地连接；电阻R11的一端与电阻R9...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪广焦，潘骋超，张进，
申请(专利权)人：上海正泰自动化软件系统有限公司，
类型：发明
国别省市：