專利名稱：一種交流采樣測(cè)量的頻率自動(dòng)跟蹤電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種交流采樣測(cè)量的頻 率自動(dòng)跟蹤電路。
背景技術(shù)：
伴隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，電能測(cè)量裝置的精度也在不斷的提高，提高
電能測(cè)量精度一般有兩種途徑1)提高A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)；2)增加一個(gè) 周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。但是在滿足以上兩點(diǎn)的前提下，影響精度的是能否將 一個(gè)測(cè)量周期非常平均地進(jìn)行等分，也就是采樣周期要與信號(hào)周期同步。 電網(wǎng)的頻率總是會(huì)存在一定的波動(dòng)，波動(dòng)大時(shí)甚至能達(dá)到1HZ，而目前市場(chǎng) 上的電子式電能測(cè)量裝置一般采用固定頻率對(duì)電網(wǎng)周波進(jìn)行采樣測(cè)量，這 種電能測(cè)量裝置就不能根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化來調(diào)整釆樣測(cè)量的頻率，這就 帶來測(cè)量上的誤差，使精度提高受到限制，

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是
提供一種新型交流采樣頻率跟蹤電路能夠根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化實(shí)時(shí)調(diào) 節(jié)電能測(cè)量裝置的采樣頻率，由于本新型的交流采樣頻率自適應(yīng)跟蹤電路 是通過硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)周波的實(shí)時(shí)跟蹤，比用軟件方法實(shí)現(xiàn)跟蹤有更快的 響應(yīng)速度，從而使電能的測(cè)量精度得到很大提高。
本實(shí)用新型釆取的技術(shù)解決方案如下
一種交流采樣測(cè)量的頻率自動(dòng)跟蹤電路，包括交流電壓取樣電路、鎖 相環(huán)電i 各和分頻電路；
交流電壓取樣電路的輸入端和交流電網(wǎng)連接，輸出端和鎖相環(huán)電路中 乘法器的一個(gè)輸入端連接，乘法器的另 一個(gè)輸入端和分頻電路中與被測(cè)交 流電頻率相同的信號(hào)輸出端連接，鎖相環(huán)電路中壓控振蕩器輸出端和分頻 電路觸發(fā)信號(hào)輸入端連接，采樣頻率信號(hào)由分頻電路中某一級(jí)分頻輸出端輸出；
交流電壓取樣電^各包括電壓互感器PT，由0P07組成的電壓跟隨器； 電壓互感器PT初級(jí)通過電阻Rl和交流電網(wǎng)連接，運(yùn)算放大器OP07第 2腳、第6腳連接構(gòu)成電壓跟隨器，OP07第3腳通過電阻R2和PT次級(jí)線 圈一端連接，PT次級(jí)線圈另一端接地；電容C1一端接地，另一端和OP07 第3腳連接；
鎖相環(huán)電路由鎖相環(huán)芯片NE564和外圍元件構(gòu)成；
電容C3兩端分別和NE564第12、 13腳連接，NE564中乘法器的一個(gè)輸 入端第6腳通過電容C2和OP07第6腳連接，NE564中壓控振蕩信號(hào)由第9 腳輸出；
分頻電路由雙四位計(jì)數(shù)器芯片74LS393構(gòu)成；74LS393第6、第13腳 連接；第2、第12腳接地，構(gòu)成8級(jí)分頻電路；74LS393第1腳和NE564 第9腳連接，74LS393第8腳和NE564中乘法器的另一個(gè)輸入端第3腳連接， 交流采樣信號(hào)由74LS393第3腳輸出；
在被測(cè)交流電為50Hz工頻時(shí)，鎖相環(huán)NE564壓控振蕩器電容C3為 0.047uF,壓控振蕩器頻率為12800HZ左右，74HC393第3腳輸出的交流采 樣信號(hào)頻率為6400hz左右；74HC393第8腳輸出信號(hào)為50HZ左右。
本實(shí)用新型的積極效果是
1、 電能計(jì)量精度的提高，使電力企業(yè)和電力用戶的電費(fèi)結(jié)算更加客觀 公正，避免雙方的重大經(jīng)濟(jì)損失。
2、 同樣的方法用于提高電壓、電流測(cè)量的精度，可以更加準(zhǔn)確地監(jiān)控 電壓合格率，保證電網(wǎng)企業(yè)的供電質(zhì)量更加安全、可靠。
3、 同樣的方法用于提高無功功率測(cè)量的精度，可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行無 功功率補(bǔ)償，降低線損，節(jié)約能源。


圖1為本實(shí)用新型電路原理圖. 具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一 步說明。如附圖所示，加在A、 B端的電網(wǎng)電能信號(hào)經(jīng)R1限流后由電壓互感器 PT耦合至次級(jí)，經(jīng)電阻R2和電容器Cl組成的低通濾波器得到濾除諧波后 的純凈的電網(wǎng)基波信號(hào)，送到運(yùn)算放大器OP07的3號(hào)管腳，OP07的2號(hào)管 腳與6號(hào)管腳連接構(gòu)成電壓跟隨器電路以增加驅(qū)動(dòng)能力，OP07的4號(hào)和7 號(hào)管腳分別接直流電源的-5V和+5V使基波信號(hào)以完整的正弦波波形輸出確 保頻率的唯一性，經(jīng)6號(hào)管腳輸出后由電容器C2消除運(yùn)算放大器的直流干 擾，送到鎖相環(huán)電路芯片NE564的6號(hào)管腳作為鎖相環(huán)電路的基準(zhǔn)信號(hào)。
采樣頻率的調(diào)整由鎖相環(huán)電路芯片NE564和雙四位計(jì)數(shù)器芯片 74LS393組成。反映電網(wǎng)頻率變化的基準(zhǔn)信號(hào)接在NE564的6號(hào)管腳接入鎖 相環(huán)電路的乘法器；受基準(zhǔn)信號(hào)控制的鎖相環(huán)壓控振蕩器的輸出信號(hào)從 NE564的9號(hào)管腳輸出，由分頻電路分為2路， 一路分頻后作為采樣信號(hào)， 另一路分頻后接在NE564的3號(hào)管腳接入鎖相環(huán)電路的乘法器，與基準(zhǔn)信 號(hào)相乘后由鎖相環(huán)低通濾波器得到反映它們頻率差值的信號(hào)，作為鎖相環(huán) 壓控振蕩器的控制信號(hào)，去調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸出頻率〗吏3號(hào)管腳上信號(hào) 的頻率和6號(hào)管腳上信號(hào)的頻率一致，實(shí)現(xiàn)了采樣頻率對(duì)電網(wǎng)頻率波動(dòng)的 自動(dòng)捕捉。
電容器C3并接于NE564的12、 13號(hào)管腳間，決定鎖相環(huán)電路中壓控 振蕩器的固有振蕩頻率；NE564的9號(hào)管腳是壓控振蕩器的輸出信號(hào)，接到 計(jì)數(shù)器74LS393的1號(hào)管腳，其頻率受基準(zhǔn)信號(hào)頻率即電網(wǎng)頻率的調(diào)節(jié)； 74LS393的第6、第13號(hào)管腳相連，第2、第12號(hào)管腳接地為低電平，使 74LS393成為8位計(jì)數(shù)器。
配置電容器C3為0. 047UF,使鎖相環(huán)電路的壓控振蕩器的固有頻率工 作在12800HZ附近，由于其256分頻、50HZ左右的方波信號(hào)-5作為基準(zhǔn)信 號(hào)的電網(wǎng)頻率信號(hào)在NE564中被鎖相環(huán)電路實(shí)現(xiàn)相位鎖定，所以它跟蹤以 50HZ為中心點(diǎn)的電網(wǎng)頻率波動(dòng)，這一輸出信號(hào)接到計(jì)數(shù)器芯片74LS393的 1號(hào)腳作為Q觸發(fā)器的輸入信號(hào)，3號(hào)腳是其2分頻輸出端口 ， 8號(hào)腳是其 256分頻輸出端口； 3號(hào)腳輸出6400HZ左右的方波信號(hào)作為交流釆樣頻率 信號(hào)，跟蹤電網(wǎng)50HZ頻率的波動(dòng)；8號(hào)腳輸出50HZ左右的方波信號(hào)反饋至NE564的3號(hào)腳進(jìn)入鎖相環(huán)乘法器作為受控信號(hào)，跟蹤電網(wǎng)50Hz頻率的波 動(dòng)，與電網(wǎng)頻率保持同步。
此外，所述鎖相環(huán)芯片NE564和計(jì)數(shù)器芯片7札S393可以用類似功能 芯片代替。所述交流采樣測(cè)量中的頻率自動(dòng)跟蹤電路在電網(wǎng)頻率波動(dòng)情況 下提高電能測(cè)量精度的方法，同樣適用在電網(wǎng)頻率波動(dòng)情況下提高電壓、 電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率的測(cè)量精度。
權(quán)利要求1、一種交流采樣測(cè)量的頻率自動(dòng)跟蹤電路，其特征是所說的交流采樣測(cè)量的頻率跟蹤電路包括交流電壓取樣電路、鎖相環(huán)電路和分頻電路；交流電壓取樣電路的輸入端和交流電網(wǎng)連接，輸出端和鎖相環(huán)電路中乘法器的一個(gè)輸入端連接，乘法器的另一個(gè)輸入端和分頻電路的與被測(cè)交流電頻率相同的信號(hào)輸出端連接，鎖相環(huán)電路中壓控振蕩器輸出端和分頻電路觸發(fā)信號(hào)輸入端連接，采樣頻率信號(hào)由分頻電路中某一級(jí)分頻輸出端輸出。
2、 權(quán)利要求1所說的一種交流采樣測(cè)量的頻率自動(dòng)跟蹤電路，其特征 是交流電壓取樣電路包括電壓互感器PT，由0P07組成的電壓跟隨器；電壓互感器PT初級(jí)通過電阻Rl和交流電網(wǎng)連接，運(yùn)算放大器OP07第 2、第6腳連接構(gòu)成電壓跟隨器，OP07第3腳通過電阻R2和PT次級(jí)線圈一 端連接，PT次級(jí)線圈另一端接地；電容C1一端接地，另一端和OP07第3 腳連接。
3、 權(quán)利要求l所說的一種交流采樣測(cè)量的頻率自動(dòng)跟蹤電路，其特征 是鎖相環(huán)電路由鎖相環(huán)芯片NE564和外圍元件構(gòu)成；電容C3兩端分別和NE564第12腳、第13腳連接，NE564中乘法器的 一個(gè)輸入端第6腳通過電容C2和OP07第6腳連接，NE564中壓控振蕩信號(hào) 由第9腳輸出。
4、 權(quán)利要求1所說的一種交流采樣測(cè)量的頻率自動(dòng)跟蹤電路，其特征 是分頻電路由雙四位計(jì)數(shù)器芯片74LS393構(gòu)成；74LS393第6、第13腳 連接；第2、第12腳接地，構(gòu)成8級(jí)分頻電路；74LS393第1腳和NE564 第9腳連接，74LS393第8腳和NE564中乘法器的另一個(gè)輸入端第3腳連接， 交流采樣信號(hào)由74LS393第3腳輸出。
5、 權(quán)利要求1所說的一種交流采樣測(cè)量的頻率自動(dòng)跟蹤電路，其特征 是在被測(cè)交流電為50Hz工頻時(shí)，鎖相環(huán)NE564壓控振蕩器電容C3為/0.047uF,壓控振蕩器頻率為1"00HZ左右，7札S393第3腳輸出的交流采 樣信號(hào)頻率為6M0HZ左右；7札SS"第8腳輸出信號(hào)為SOHZ左右。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種交流采樣測(cè)量的頻率自動(dòng)跟蹤電路，包括交流電壓取樣電路、鎖相環(huán)電路和分頻電路。交流電壓取樣電路的輸入端和交流電網(wǎng)連接，鎖相環(huán)電路中乘法器的一個(gè)輸入端和交流電壓取樣電路輸出端連接，乘法器的另一個(gè)輸入端和分頻電路的與被測(cè)交流信號(hào)頻率相同的信號(hào)輸出端連接。鎖相環(huán)電路中壓控振蕩器輸出端和分頻電路觸發(fā)信號(hào)輸入端連接，采樣頻率信號(hào)由分頻器電路輸出。本實(shí)用新型可用于電能計(jì)量測(cè)量、電壓測(cè)量、功率測(cè)量等領(lǐng)域，提高了測(cè)量的精度和速度。
文檔編號(hào)G01R11/00GK201319041SQ20082018203
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者鴻 徐 申請(qǐng)人:鴻 徐