一种工频频率测量系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种工频频率测量系统，包括依次电连接的信号调理电路

【技术实现步骤摘要】
一种工频频率测量系统


[0001]本专利技术涉及电气系统
，尤其涉及一种工频频率测量系统
。

技术介绍

[0002]电网的频率总是在动态变化的，目前国家标准
GB/T19862
‑
2016
对
A
级电能质量监测设备要求的频率测量精度需要达到正负
0.01Hz。
对于高次谐波而言，基波频率测量误差越大，那么谐波的频率测量累积误差也会越来越大
。
所以需要提高基波的频率测量精度
。
[0003]目前常采用
FFT
软件测频
。
在精度满足要求时，测量时间较长，实时性不足
。
而直接通过比较器测频，因为器件性能影响，可能会导致信号不准确，测量精度不高
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种工频频率测量系统，通过硬件电路实时测量输入电压信号的频率，提高测频精度
。
[0005]为实现上述目的，本申请第一方面提供一种工频频率测量系统，所述系统包括依次电连接的信号调理电路
、
带通滤波器电路
、
比较器电路以及高速数字逻辑处理电路；其中：
[0006]所述信号调理电路，用于将采样的电网电压信号放大，并传输到所述带通滤波器电路；
[0007]所述带通滤波器电路，用于对所述放大后的电网电压信号进行滤波，并传输到所述比较器电路；
[0008]所述比较器电路，用于将所述滤波后的电网电压信号变换为矩形波信号，并传输到所述高速数字逻辑处理电路；
[0009]所述高速数字逻辑处理电路，用于对所述矩形波信号进行处理，以减小所述矩形波信号的延时，获得目标矩形波信号，提供给处理器进行频率测量
。
[0010]可选地，所述信号调理电路包括第一运算放大器，第一电容和第一电阻并联在所述第一运算放大器的反相输入端和所述第一运算放大器的输出端之间；
[0011]所述第一运算放大器的正电源端与正电源之间串联第二电阻；第二电容和第三电容并联在所述第一运算放大器的正电源端和地之间；
[0012]所述第一运算放大器的反相输入端与地之间串联第三电阻；所述第一运算放大器的同相输入端连接第四电阻的一端和第四电容的一端，所述第四电阻的另一端为电网电压信号输入端，所述第四电容的另一端接地；
[0013]所述第一运算放大器的负电源端与负电源之间串联第五电阻；第五电容和第六电容并联在所述第一运算放大器的负电源端和地之间
。
[0014]可选地，所述带通滤波器电路的中心频率为工频
50Hz
，通带为
30
‑
80Hz。
[0015]可选地，所述带通滤波器电路包括第二运算放大器；
[0016]所述第二运算放大器的反相输入端连接第六电阻的一端和第八电容的一端，所述
第八电容的另一端与第七电阻的一端
、
第七电容的一端
、
第八电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端和所述第七电容的另一端连接所述第二运算放大器的输出端；所述第八电阻的另一端接地；
[0017]所述第二运算放大器的同相输入端接地
。
[0018]可选地，所述比较器电路包括第一芯片；
[0019]所述第一芯片的第二端与负电源之间串联第十电阻；第九电阻和第九电容并联在所述第一芯片的第二端与地之间；
[0020]所述第一芯片的第一端与正电源之间串联第十一电阻；所述第一芯片的第八端与正电源之间串联第十二电阻，第十电容和第十一电容并联在所述第一芯片的第八端和地之间；
[0021]所述第一芯片的第四端与负电源之间串联第十三电阻，第十二电容和第十三电容并联在所述第一芯片的第四端与地之间；
[0022]所述第一芯片的第五端
、
第六端和第七端接地
。
[0023]可选地，所述高速数字逻辑处理电路包括第一二极管和高速数字逻辑器件，其中：
[0024]所述第一二极管用于对输入信号进行斩波处理；
[0025]所述高速数字逻辑器件用于将矩形波的延时减小
。
[0026]可选地，所述高速数字逻辑器件的地端接地；所述高速数字逻辑器件的
Y
端连接处理器的输入端和第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端
、
第十四电容的一端
、
所述高速数字逻辑器件的电源端与
A
端连接电源电压；所述第十四电容的另一端接地；所述高速数字逻辑器件的
B
端连接所述第一二极管的正极和第十五电阻的一端，第一二极管的负极为所述高速数字逻辑处理电路的输入端；第十五电阻的另一端接地
。
[0027]可选地，所述电源电压为
5V。
[0028]可选地，所述正电源电压为
+12V
，所述负电源电压为
‑
12V。
[0029]本申请提供一种工频频率测量系统，包括依次电连接的信号调理电路
、
带通滤波器电路
、
比较器电路
、
高速数字逻辑处理电路和处理器；其中：所述信号调理电路，用于将采样的电网电压信号放大，并传输到带通滤波器电路；所述带通滤波器电路，用于对放大后的电网电压信号进行滤波，并传输到比较器电路；所述比较器电路，用于将滤波后的电网电压信号变换为矩形波信号，并传输到高速数字逻辑处理电路；高速数字逻辑处理电路，用于对矩形波信号进行处理，以减小矩形波信号的延时，获得目标矩形波信号，提供给处理器；所述处理器，用于对目标矩形波信号测量频率，可通过硬件电路实时测量输入电压信号的频率，其中通过加入的带通滤波器电路过滤掉低频和高频噪声干扰，采用高速数字逻辑处理电路，将比较器输出矩形波信号的进行修正，即降低其上升沿和下降沿引入的误差，大大提高了测频精度
。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0031]其中：
[0032]图1为本申请实施例所提供的一种工频频率测量系统的结构示意图；
[0033]图2为本申请实施例所提供的一种信号调理电路的结构示意图；
[0034]图3为本申请实施例所提供的一种带通滤波器电路的结构示意图；
[0035]图4为本申请实施例所提供的一种比较器电路的结构示意图；
[0036]图5为本申请实施例所提供的一种比较器电路的输出信号示意图；
[0037]图6为本申请实施例提供的另一种比较器电路的输出信号示意图；
[0038]图7为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种工频频率测量系统，其特征在于，所述系统包括依次电连接的信号调理电路
、
带通滤波器电路
、
比较器电路以及高速数字逻辑处理电路；其中：所述信号调理电路，用于将采样的电网电压信号放大，并传输到所述带通滤波器电路；所述带通滤波器电路，用于对所述放大后的电网电压信号进行滤波，并传输到所述比较器电路；所述比较器电路，用于将所述滤波后的电网电压信号变换为矩形波信号，并传输到所述高速数字逻辑处理电路；所述高速数字逻辑处理电路，用于对所述矩形波信号进行处理，以减小所述矩形波信号的延时，获得目标矩形波信号，提供给处理器进行频率测量
。2.
根据权利要求1所述工频频率测量系统，其特征在于，所述信号调理电路包括第一运算放大器，第一电容和第一电阻并联在所述第一运算放大器的反相输入端和所述第一运算放大器的输出端之间；所述第一运算放大器的正电源端与正电源之间串联第二电阻；第二电容和第三电容并联在所述第一运算放大器的正电源端和地之间；所述第一运算放大器的反相输入端与地之间串联第三电阻；所述第一运算放大器的同相输入端连接第四电阻的一端和第四电容的一端，所述第四电阻的另一端为电网电压信号输入端，所述第四电容的另一端接地；所述第一运算放大器的负电源端与负电源之间串联第五电阻；第五电容和第六电容并联在所述第一运算放大器的负电源端和地之间
。3.
根据权利要求1所述工频频率测量系统，其特征在于，所述带通滤波器电路的中心频率为工频
50Hz
，通带为
30
‑
80Hz。4.
根据权利要求3所述工频频率测量系统，其特征在于，所述带通滤波器电路包括第二运算放大器；所述第二运算放大器的反相输入端连接第六电阻的一端和第八电容的一端，所述第八电容的另一端与第七电阻的一端
、
第七电容的一端
、
第八电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端和所述第七电容的另一端连接所述第二运算放大器的输出端；所述第八电阻的另一端接地；所述第二运算放大器的同相输入端接地

【专利技术属性】
技术研发人员：奚鑫泽，邢超，李胜男，马红升，覃日升，许守东，戴云航，李俊鹏，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：