[发明专利]高精度多路交流电流真有效值检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度多路交流电流真有效值检测电路，属于电力电子检测技术领域。

背景技术

在电力自动化领域的电力系统应用中，众多的工业现场和民用供配电现场需要监测各供电回路的负荷情况，因此需要进行大量的交流电流真有效值的检测与数据采集。目前，对于多路交流电流真有效值的检测与数据采集通常采用两种方式，第一种方式是每个回路采用一块单相或三相电流表进行交流电流真有效值的检测和采集，第二种方式是采用多路交流电流采集仪表对多路交流电流真有效值进行检测和采集。对于第一种方式，随着需检测和采集回路数的增加，需要较高的总体成本；而第二种方式采用的市售多路交流电流采集仪表，由于单价较为昂贵，所以总体成本也比较高。

在现有技术中，交流电流的真有效值检测主要采用两种方法。第一种方法是通过交流互感器获取交流电流信号，经取样电阻转换为交流电压，通过滤波和放大电路进行滤波与放大后，进入AD转换器，经AD转换后，通过单片机对AD转换结果进行读取，并采用软件方法计算得到交流电流真有效值。第二种方法是通过交流互感器获取交流电流信号，经取样电阻转换为交流电压，进入RMS-DC变换芯片，输出表征交流电流真有效值的直流电压信号，之后在通过放大电路进行放大后，进入AD转换器，经AD转换后，通过单片机对AD转换结果进行读取，得到交流电流真有效值。对于多路交流电流真有效值的检测，通常是在电路中加入多路模拟开关，并通过单片机控制切换多路模拟开关的选通，分时进行多路交流电流信号的检测与处理。虽然以上两种方法均能够实现多路交流电流真有效值的检测，但由于电路环节多，结构复杂，检测精度难以提高，且总体成本均较高。第一种方法是通过软件计算得到真有效值，一方面是检测精度受限，另一方面对单片机的性能要求较高，特别是进行多路检测时更为突出。第二种方法采用RMS-DC变换芯片，可直接得到交流电流的真有效值，但受限于这类芯片需要较长的建立时间，对于多路交流电流检测，每一路交流电流检测都需要一片这样的RMS-DC变换芯片，而RMS-DC变换芯片价格较高，使多路交流电流采集仪表总体成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，面向电力自动化领域需求，提供一种低成本、结构简单、检测精度高、易于校准、易于扩展、稳定可靠，基于三相电能计量芯片的数字输出多路交流电流真有效值的检测电路，最高检测精度可达0.2%。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种高精度多路交流电流真有效值检测电路，由1至7路电流互感器、1至7路取样电阻、1至7路抗混叠滤波电路、1片三相电能计量芯片ATT7022x以及1片单片机构成。其中：电流互感器与采样电阻相连接，采样电阻与抗混叠滤波电路相连接，抗混叠滤波电路与三相电能计量芯片ATT7022x的电流通道或电压通道相连接，三相电能计量芯片ATT7022x通过SPI接口与单片机相连接。与三相电能计量芯片电压通道相连接的取样电阻阻值为与三相电能计量芯片电流通道相连接的取样电阻阻值的5倍，使输入至三相电能计量芯片ATT7022x电流通道和电压通道的信号电平满足三相电能计量芯片ATT7022x的特性要求，并保证检测精度。

电路工作过程为：电流互感器的交流电流信号经采样电阻后，转换为交流电压信号，再经抗混叠滤波电路进行滤波，输入至三相电能计量芯片ATT7022x的电流通道或电压通道，三相电能计量芯片ATT7022x对来自电流通道或电压通道的交流电压信号进行采集与处理，将交流电流的真有效值采样结果存储于对应通道的内部真有效值寄存器中；与三相电能计量芯片ATT7022x相连接的单片机通过SPI接口，能够从三相电能计量芯片ATT7022x的对应通道内部真有效值寄存器中读取交流电流真有效值数据。对应于三相电能计量芯片ATT7022x电流通道的真有效值寄存器码值，将补码转换成原码，即得到对应电流通道的交流电流真有效值检测结果；对应于三相电能计量芯片ATT7022x电压通道的真有效值寄存器码值，在将补码转换成原码后，再缩小5倍，即得到对应电压通道的交流电流真有效值检测结果。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：

（1）    本发明采用三相电能计量芯片ATT7022x实现交流电流真有效值检测，一片芯片能够完成1至7路的交流电流真有效值的检测；

（2）    本发明具有较高的检测精度，交流电流真有效值检测精度可达0.2%；

（3）    本发明采用的三相电能计量芯片ATT7022x价格低廉，能够有效降低大数量交流电流真有效值检测仪表的总体成本；