一种电网电压信号采样系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种电网电压信号采样系统，所述电压信号采样系统包括：用于产生一个基准电压的基准电压产生模块；将电网电压进行降压处理并得到一电压信号的降压模块；用于对降压模块所得到的电压和基准电压叠加后的信号进行处理的信号处理模块；所述基准电压产生模块、降压模块、信号处理模块依次电连接。通过以上技术方案中，有效提高了整个采样系统的抗干扰能力，提高了采样精度，同时有效避免了因采用工频变压器对信号进行采样时，其信号传输的带宽受到限制的问题，可采集信号的频率得到有效拓宽，能够比较真实的反映电网的工作情况。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于高压信号采样系统领域，尤其涉及一种用于电网的电压信号采样系统。
技术介绍
随着经济和社会的发展，电网已经成为现代工业社会不可或缺的一部分，不论是工业用电、家庭用电还是充电站的用电都已离不开电网，而电网的稳定性对各种工业用电、家庭用电及充电站的用电有着至关重要的影响。电压信号是涉及电网稳定性的一个至关重要的参数，传统的电网对电压的采样主要是通过工频变压器对电网信号进行降压采样，而采用工频变压器对电网电压信号进行采样的抗干扰能力差，成本高，而且会导致系统体积增加。附图1所示为采用工频变压器进行采样的原理图，即通过工频变压器将电网的电压进行降压后然后利用单片机(采样芯片)对处理后的电压进行采样，但是单片机对高压信号进行采样的过程是一个单向过程，即要求信号的流动方向为：被采样单元流向单片机。然而采用工频变压器进行采样时，其信号的传输方向为双向，及变压器两端的电压可以产生相互的影响，不利于信号的采样，容易产生干扰，导致采样误差较大。另外采用工频变压器对信号进行采样时，其信号传输的带宽受到限制，因为工频变压器只是针对低频信号进行传输，较高频率的信号则无法进行传输，采集的信号无法反映电网的真实情况，采样信号存在严重失真。
技术实现思路
本技术为解决现有技术中对电网电压信号采样精度差，抗干扰能力差，采样存在失真的技术问题，提供一种抗干扰能力强，采样精度高，采样无失真的电网电压信号采样系统，同时与传统的采样系统相比，有效降低了成本，减小了采样系统的体积。一种电网电压信号采样系统，所述电压信号采样系统包括：用于产生一个基准电压的基准电压产生模块；用于将电网电压进行降压处理并得到一电压信号的降压模块；用于对降压模块所得到的电压和基准电压叠加后的信号进行处理的信号处理模块；所述基准电压产生模块、降压模块、信号处理模块依次电连接。作为一种优选方案，所述降压模块包括至少两个分压负载，所述多个分压负载与所述电网串联连接并形成回路，所述其中一个分压电阻的一端与所述基准电压产生模块电连接，所述该分压电阻的另一端与所述信号处理模块电连接。更优选地，所述降压模块包括第一分压负载R1、第二分压负载R2、第三分压负载R3，所述第一分压负载R1、第二分压负载R2及第三分压负载R3与所述电网串联连接并形成回路，其中所述第二分压负载R2的一端与所述基准电压产生模块电连接，所述第二分压负载R2的另一端与所述信号处理模块电连接。-->所述基准电压产生模块包括电压源Vcc1、第一负载r1、第二负载r2、第三负载r3及带有阴极端K、阳极端A和参考端R的基准电压芯片，所述基准电压芯片的阴极端K与第三负载r3串联后与所述电压源Vcc1连接，所述基准电压芯片的阳极端A接地，所述第一负载r1、第二负载r2相互串联后并联在所述基准电压芯片的阴极、阳极两端，所述基准电压芯片的参考端R连接所述第一负载r1与第二负载r2的连接点，所述阴极端K连接第二分压负载R2的一端。更优选地，所述基准电压芯片的阴极、阳极两端还并联连接一电容器C；所述基准电压芯片优选采用型号为TL431的芯片。作为进一步改进，所述信号处理模块包括一运算放大器，所述运算放大器的负输入端与所述输出端连接，所述第二分压负载R2的另一端与所述运算放大器的正输入端连接。所述运算放大器优选采用型号为LM258的运算放大器。以上技术方案中，通过降压模块将电网电压进行降压后，然后与一基准电压进行叠加，对叠加后的信号进行简单处理后在进行分析，其整个信号的传输方向为单向传递，有效提高了整个采样系统的抗干扰能力，提高了采样精度，同时有效避免了因采用工频变压器对信号进行采样时，其信号传输的带宽受到限制的问题，可采集信号的频率得到有效拓宽，能够比较真实的反映电网的工作情况。附图说明图1是现有技术中一种电网电压信号采样系统的结构示意图；图2是本技术电网电压信号采样系统一种实施例的结构示意图。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，现有的电网电压采样系统采用一工频变压器T对电网电压进行降压后，然后通过带有负载R1’、R2’、R3’、R4’、电容C及运算放大器的电路对降压后的电压信号进行处理，然后得到一采样电压以备进行后续处理。然而采用工频变压器进行采样时，其信号的传输方向为双向，及变压器两端的电压可以产生相互的影响，不利于信号的采样，容易产生干扰，导致采样误差较大。另外采用工频变压器对信号进行采样时，其信号传输的带宽受到限制，因为工频变压器只是针对低频信号进行传输，较高频率的信号则无法进行传输，采集的信号无法反映电网的真实情况，采样信号存在严重失真。如图2所示，本技术包括基准电压产生模块4，用于产生一个基准电压；降压模块5，可将电网的电压进行降压处理并得到一比电网电压相对较低的电压信号；信号处理模块6，用于对降压模块所得到的电压与基准电压叠加后的信号进行处理；所述基准电压产生模块4、降压模块5、信号处理模块6依次电连接。-->所述降压模块5包括至少两个分压负载，所述多个分压负载与所述电网串联连接并形成回路，所述其中一个分压电阻的一端与所述基准电压产生模块4电连接，所述该分压电阻的另一端与所述信号处理模块6电连接。作为一种优选实施例，所述降压模块包括第一分压负载R1、第二分压负载R2、第三分压负载R3，所述第一分压负载R1、第二分压负载R2及第三分压负载R3与所述电网串联连接并形成回路，其中所述第二分压负载R2的一端与所述基准电压产生模块电连接，所述第二分压负载R2的另一端与所述信号处理模块电连接。将电网与所述第一分压负载R1、第二分压负载R2、第三分压负载R3串联后在其中一个分压负载上就会得到一相对电网电压较低的电压信号，如在第二分压负载R2上得到一电压信号，此电压信号能够正确反映电网电压的情况，不论电网电压是一个高频信号还是一个低频信号，都能成比例传送到所述分压负载上，能够有效解决传统技术中使用工频变压器不能传送高频信号的问题。同时使用几个分压负载代替工频变压器进行对电压的采样有效减小了采样系统的体积。进一步优选地，所述基准电压产生模块包括电压源Vcc1、第一负载r1、第二负载r2、第三负载r3及带有阴极端K、阳极端A和参考端R的基准电压芯片，所述基准电压芯片的阴极端K与第三负载r3串联后与所述电压源Vcc1连接，所述基准电压芯片的阳极端A接地，所述第一负载r1、第二负载r2相互串联后并联在所述基准电压芯片的两端，所述基准电压芯片的参考端R连接所述第一负载r1与第二负载r2的连接点，所述阴极端K连接第二分压负载R2的一端。所述基准电压芯片优选为型号为TL431的芯片。所述基准电压芯片优选采用型号为TL431的芯片。作为更进一步的改进，所述基准电压芯片的阴极、阳极两端还并联一电容器C，所述电容器C能够进行一个滤波作用，使得能够得到一个比较稳定的基准电压。所述信号处理模块包括一运算放大器，所述运算放大器的负输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述第二分压负载R2的另一端与所述运算放大器的正输入端连接。所述信号处理模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网电压信号采样系统，其特征在于，所述电网电压信号采样系统包括：用于产生一个基准电压的基准电压产生模块（４）；用于将电网电压进行降压处理并得到一电压信号的降压模块（５）；用于对降压模块（５）所得到的电压和基准电压叠加后的信号进行处理的信号处理模块（６）；所述基准电压产生模块（４）、降压模块（５）、信号处理模块（６）依次电连接。

【技术特征摘要】
1.一种电网电压信号采样系统，其特征在于，所述电网电压信号采样系统包括：用于产生一个基准电压的基准电压产生模块(4)；用于将电网电压进行降压处理并得到一电压信号的降压模块(5)；用于对降压模块(5)所得到的电压和基准电压叠加后的信号进行处理的信号处理模块(6)；所述基准电压产生模块(4)、降压模块(5)、信号处理模块(6)依次电连接。2.根据权利要求1所述的电网电压信号采样系统，其特征在于，所述降压模块(5)包括至少两个分压负载，所述多个分压负载与所述电网串联连接并形成回路，所述其中一个分压负载的一端与所述基准电压产生模块(4)电连接，所述该分压负载的另一端与所述信号处理模块(6)电连接。3.根据权利要求2所述的电网电压信号采样系统，其特征在于，所述降压模块(5)包括第一分压负载(R1)、第二分压负载(R2)、第三分压负载(R3)，所述第一分压负载(R1)、第二分压负载(R2)及第三分压负载(R3)与所述电网串联连接并形成回路，其中所述第二分压负载(R2)的一端与所述基准电压产生模块(4)电连接，所述第二分压负载(R2)的另一端与所述信号处理模块(6)电连接。4.根据权利要求3所述的一种电网电压信号采样系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，梁树林，张建华，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]