[实用新型]一种交流电源的频率和相位检测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及交流电源的检测技术，具体涉及一种交流电源的频率和相位检测器。

背景技术

一般的电力电子应用中，经常需要测量交流电源的频率和相位。如图1所示，传统的测量电路一般使用一个过零比较器来产生一个占空比为50％的方波信号，将交流电源与方波信号0V比较，电压高于0V的部分输出“1”，电压小于0V的部分输出“0”，方波信号的正跳变沿对应交流电源的0度点，测量2次正跳变沿之间的时间间隔可以得到交流电源的周期值，进而获得频率。如需要得到交流电源的相位也是从方波信号的正跳变沿开始计时，延时若干时间后得到。

使用上述检测方法，虽然实现简单，但是它要求交流电源在过零处的失真小，否则过零比较器会在交流电源的过零处发生多次翻转，这样将导致后面的测量电路出现误差，如图2所示。传统的检测电路很难避免这种情况发生。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种交流电源的频率和相位检测器，可在各种畸变严重的交流电压环境下将交流电源的频率和相位准确地提取出来。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下：

一种交流电源的频率和相位检测器，其特征在于：它包括用于判断交流电源的过零点的单片机、用于采集交流电源的电压信号的交流电压采样电路、用于输出交流电源的频率信号的频率输出电路、用于输出交流电源的相位信号的相位输出电路，所述单片机具有用于输入交流电源的电压采样信号的采样信号输入端、用于输出交流电源的频率方波信号的频率输出端和用于输出交流电源的相位脉冲信号的相位输出端，所述采样信号输入端与交流电压采样电路连接，所述频率输出端和相位输出端对应连接频率输出电路和相位输出电路，通过交流电压采样电路采样获得交流电源的电压信号，并输入单片机中运算判断出该电压信号的实际过零点，由频率输出端输出与交流电源的电压实际过零点对应的频率方波信号，或由相位输出端输出与交流电源的电压相对应的相位脉冲信号，所述频率方波信号和相位脉冲信号依次分别经频率输出电路、相位输出电路驱动输出。

本实用新型所述交流电压采样电路包括依次相连的电压互感器、第一滤波电路、电压跟随器、放大电路和第二滤波电路。

本实用新型所述单片机还具有用于数据交换的异步串行通讯接口，所述交流电源的频率和相位检测器还包括通讯接口电路，单片机依次经异步串行通讯接口、通讯接口电路对外交换数据。

本实用新型相比于现有技术的有益效果：

本实用新型可通过单片机自动判断交流电源电压的实际过零点，避免出现多次过零翻转情况发生，适用于在各种畸变严重的交流电压环境下将交流电源的频率和相位准确地提取出来，测量误差小。

附图说明

图1为现有测量交流电源的频率和相位方法下方波信号和交流电源电压信号的波形图；

图2为现有测量交流电源的频率和相位方法下过零点发生多次翻转的方波信号和交流电源电压信号的波形图；

图3为本实用新型交流电源的频率和相位检测器的连接示意框图；

图4为本实用新型正确判断过零点的方波信号和交流电源电压信号的波形图；

图5为本实用新型单片机的引脚示意图；

图6为本实用新型交流电压采样电路的电路图。

具体实施方式

如图3所示的一种交流电源的频率和相位检测器，它包括用于判断交流电源的过零点的单片机、用于采集交流电源的电压信号的交流电压采样电路、用于输出交流电源的频率信号的频率输出电路、用于输出交流电源的相位信号的相位输出电路、用于对外交换数据的通讯接口电路，单片机具有用于数据交换的异步串行通讯接口、用于输入交流电源的电压采样信号的采样信号输入端、用于输出交流电源的频率方波信号的频率输出端和用于输出交流电源的相位脉冲信号的相位输出端，采样信号输入端与交流电压采样电路连接，频率输出端和相位输出端对应连接频率输出电路和相位输出电路，通过交流电压采样电路采样获得交流电源的电压信号，并输入单片机中运算判断出该电压信号的实际过零点，由频率输出端输出与交流电源的电压实际过零点对应的频率方波信号，或由相位输出端输出与交流电源的电压相对应的相位脉冲信号，频率方波信号和相位脉冲信号依次分别经频率输出电路、相位输出电路驱动输出。