[实用新型]快速基波检测电路

说明书

技术领域

本实用新型属于节能技术中电能质量领域，具体涉及一种基于开关电容滤波电路与等幅移相电路的快速基波检测电路。

背景技术

目前研究最为广泛的基波检测方案是基于瞬时无功功率理论的检测方法，这种检测方案要经过几次坐标变化的计算和一个低通滤波器的滤波，实现起来比较复杂，而且该方法是基于三相系统而提出的，它假设系统电压是纯正弦波，该假设在很多情况往往不容易满足。另一种基波检测方法采用模拟带通或带阻滤波器，这种检测法结构简单，成本低，品质因数易于控制。但该方法也有许多缺点：如滤波器的中心频率和精度对元件参数十分敏感，受外界环境影响较大，对电网频率波动也十分敏感，难以获得理想的幅频特性和相频特性。除此之外，还有采用傅立叶分析或快速傅立叶变换FFT((fast Fourier transform，)的方法，一般必须采用计算机或数字信号处理器(DSP)才能完成，计算量大，实现起来比较复杂。而且必须与电网频率严格同步，一般适合于作离线的谐波分析。

发明内容

本实用新型的目的为了克服现有基于瞬时无功功率理论的检测方法和采用模拟带通或带阻滤波器的不足，提供一种简单易行、集成度高、稳定型的快速基波检测电路。

本电路具体的技术是：快速基波检测电路，由开关电容滤波器电路和等幅移相电路组成，其特征在于：开关电容滤波器电路的输出端与等幅移相电路输入端相连。

所述的开关电容滤波器电路为：以低通8阶巴特沃斯开关电容滤波器作为滤波芯片，滤波芯片的时钟输入脚上接一电容，正电源脚、负电源脚之间串联一电容，正电源脚与接地脚接一分压电阻，负电源脚与接地脚接一并联电容和电阻，信号输出脚依次与一电容、电阻及运算放大器的正极相连，运算放大器的负极与运算放大器的输出脚之间相连，滤波芯片的信号输入脚为开关电容滤波器电路的输入端，运算放大器的输出脚为开关电容滤波器电路的输出端。

所述的等幅移相电路为：将开关电容滤波器电路的输出端通过一电位器连接到运算放大器的正脚，将开关电容滤波器电路的输出端通过一电阻连接到运算放大器的负脚，将运算放大器的输出脚经一电阻连接到运算放大器的负脚上。

根据开关电容与电阻等效的原理，设计了一个包括开关电容滤波器电路(Switched-Capacitor Filter简写为SCF)和等幅移相电路在内的整个检测电路，具体见图1和图2。在开关电容滤波电路上，本电路选择了一种低通8阶巴特沃斯开关电容滤波器MAX291作为滤波IC，由于该芯片的制造工艺决定了其输入信号的频率在-1到+4V之间变化，因此为了完成滤波任务，一般须在原来的信号的基础上加一个直流偏置。具体的连接如图1，在MAX291的1脚也就是时钟输入脚上接一电容用来产生时钟频率。在芯片的8脚接信号输入，正电源脚为7脚，负电源脚为2脚，6脚(GND接地脚)及其旁路为芯片提供电源，R138、R139为分压作用，5脚为信号输出脚，在5脚信号输出后接C31、R141为滤掉上述的直流偏置，经过高通滤波之后连接到IC22C的正脚10，输出端OUT1连接负脚9起跟随作用。

在等幅移相电路上如图2设计了以IC7A为主芯片的等幅移相电路。输入IN2分别经过R1和W1连接到芯片的负脚2，正脚3上。输出端OUT2经过RF回馈到芯片的负2脚起反馈作用。