[发明专利]具有自适应功能的检测三相交流电压、电流装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力、电子技术领域，特别是提供了一种具有自适应功能的检测三相交流电压、电流装置及方法，适用于大功率变流器及与电力相关的三相交流电压、电流检测。 

技术背景

随着电力电子、智能电网、新能源等技术的发展，对三相电网电压、电流的检测的准确性、实时性等提出了更高的要求。

在电力电子领域，大功率整流器、大功率光伏逆变器等要实现高性能的控制、更好的控制电能质量、输出更小的谐波电流，首先要保证三相电压、电流的检测精度、准确性。

随着智能电网和新能源技术的发展，工业电网的电能质量控制、谐波控制、潮流计算等技术成为研究的热点，所有这些技术的基础是对电网三相电压、电流的准确检测。目前的测量装置针对不同的测量对象，不同的电压、电流范围，在调整硬件放大系数的同时，还要调整软件，软件要知道准确的放大系数，并且放大系数的误差直接导致测量误差。

针对电力电子、智能电网、新能源等领域的共性问题，设计了具有自适应功能的三相交流电压、电流检测装置，本装置可以根据不同的电压、电流范围，简单的调整硬件系统，而不用修改软件，利用校准方法，能实现对电压、电流的精确测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自适应功能的检测三相交流电压、电流装置及方法。具有精度高、可同时采集三相交流电压、电流的优点，并且具有自动校准等功能。

本发明包括：三相交流电压检测电路 1、电压检测模拟开关电路2、电压检测放大滤波电路3、三相交流电流检测电路4、电流检测模拟开关电路5、电流检测放大滤波电路6、模拟量采集电路7、主控制芯片电路8、电压基准源电路9、系统复位电路10、电源管理电路11。

其中三相交流电压检测电路1与电压检测模拟开关2相连，电压基准源电路9与电压检测模拟开关2相连，主控制芯片电路8通过发出控制信号选择三相交流电压信号1还是电压基准源信号9输出到电压检测放大滤波电路3。三相交流电流检测电路4与电流检测模拟开关5相连，电压基准源电路9与电流检测模拟开关5相连，主控制芯片电路8通过发出控制信号选择三相交流电流信号4还是电压基准源信号9输出到电流检测放大滤波电路6。电压检测放大滤波电路3与电流检测放大滤波电路6分别与模拟量采集电路7相连，将三相交流电压、电流信号放大滤波后，送到AD采集芯片。模拟量采集电路7还与电压基准源电路9相连，电压基准源电路9为模拟采集电路7提供电压基准。模拟量采集电路7与主控制芯片电路8相连，主控制芯片通过IO控制模拟量的采集过程，同时通过数据总线读取AD采集的数据。系统复位电路10与主控制芯片电路8相连，系统复位电路10为主控制芯片电路提供上电复位和手动复位。电源管理芯片电路同时供电给三相交流电压检测电路 1、电压检测模拟开关电路2、电压检测放大滤波电路3、三相交流电流检测电路4、电流检测模拟开关电路5、电流检测放大滤波电路6、模拟量采集电路7、主控制芯片电路8、电压基准源电路9、系统复位电路10。

所述的三相交流电压检测电路1，包括A相、B相、C相检测电路，三相检测电路结构相同，以A相为例包括3个电阻和一个电压霍尔传感器。通过电阻将交流电压变成电流信号，接到电压霍尔传感器，电压霍尔传感器输出电流信号通过电阻变成电压信号。B相、C相检测电路与A相相同，电压霍尔传感器供电电压为±15V。

所述的电压检测模拟开关电路2，由1个模拟开关芯片12构成，模拟开关芯片包括三个通道，每个通道一个二选一模拟开关，由一个控制信号选择。三个通道分别接三相电压检测信号的A相、B相、C相。以A相为例，模拟开关的第一通道，模拟开关的第1个输入端接电网电压信号，模拟开关第2个输入端接基准电压，模拟开关输出接放大滤波电路，通过模拟开关切换，分别测量电网电压信号和基准电压信号。B相、C相与A相原理相同，模拟开关的供电电压为±5V。

所述的电压检测放大滤波电路3，由A相电压放大滤波电路13、B相电压放大滤波电路14、C相电压放大滤波电路15组成，三个电压放大滤波电路结构相同。以A相放大滤波电路13为例，由差分输入电路，正向放大电路，二阶滤波电路组成。B相、C相电路结构与A相相同。

所述的三相交流电流检测电路4，包括A相、B相和C相电流检测电路，每相电流检测电路由电流霍尔及外围电路构成，三相电路结构相同。以A相为例，包括电流霍尔和采样电阻，电流霍尔将电网的电流转换成弱的电流信号，电流霍尔输出的弱电流信号经过采样电阻变成电压信号。B相、C相电路结构与A相相同，电流霍尔传感器供电电压±15V。