基于fpga及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器接在電網(wǎng)上，所述的轉(zhuǎn)換器包括相互連接的磁平衡式霍爾電流傳感器和FPGA芯片，所述的FPGA芯片包括依次連接的檢測(cè)電路、處理電路和抑制信號(hào)輸出電路，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器分別與電網(wǎng)、檢測(cè)電路和抑制信號(hào)輸出電路連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需添加外設(shè)AD轉(zhuǎn)換裝置，將電流傳感器直接與FPGA控制芯片互連；通過(guò)磁平衡式霍爾傳感器與FPGA控制芯片的高性能與快速處理能力，有效提高檢測(cè)精度。
【專利說(shuō)明】基于嚇以及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，尤其是涉及一種基于？?以及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步發(fā)展，自上世紀(jì)以來(lái)的供電緊張局面已得到緩解，同時(shí)各種新型的用電負(fù)荷也迅速發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化。各類整流、調(diào)壓、變頻裝置及家用電器等得到廣泛使用。這些用電負(fù)荷的非線性、沖擊性及不平衡性的特性，對(duì)電能質(zhì)量造成了嚴(yán)重的污染，電網(wǎng)中也正面臨著越來(lái)越多的電能質(zhì)量問(wèn)題。其中家庭用電問(wèn)題是關(guān)系著國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活的一個(gè)重要方面，國(guó)家也正在加大對(duì)家庭用電的監(jiān)管和治理。與此同時(shí)，各類高新科技，諸如03？、？？以等微控制器的迅猛發(fā)展，也使電能質(zhì)量在檢測(cè)、監(jiān)控和分析等方面得到了提高，進(jìn)而有利于發(fā)現(xiàn)用戶供電的問(wèn)題與規(guī)律，改善電能質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于？？以及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]一種基于？？以及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器接在電網(wǎng)上，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換器包括相互連接的磁平衡式霍爾電流傳感器和芯片，所述的？？以芯片包括依次連接的檢測(cè)電路、處理電路和抑制信號(hào)輸出電路，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器分別與電網(wǎng)、檢測(cè)電路和抑制信號(hào)輸出電路連接。
[0006]所述的磁平衡式霍爾電流傳感器包括兩個(gè)，分別與第一磁平衡式霍爾電流傳感器和第二磁平衡式霍爾電流傳感器，所述的第一磁平衡式霍爾電流傳感器的輸入端直接與電網(wǎng)連接，輸出端與檢測(cè)電路連接，所述的第二磁平衡式霍爾電流傳感器的輸入端通過(guò)電阻與電網(wǎng)連接，輸出端與檢測(cè)電路連接。
[0007]所述的檢測(cè)電路包括分別與處理電路連接的電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路，所述的電流檢測(cè)電路輸入端與第一磁平衡式霍爾電流傳感器連接，所述的電壓檢測(cè)電路輸入端與第二磁平衡式霍爾電流傳感器連接。
[0008]每個(gè)磁平衡式霍爾電流傳感器包括原邊線圈、副邊線圈和霍爾元件端，所述的原邊線圈與電網(wǎng)連接，所述的檢測(cè)電路輸入端與霍爾元件端連接，所述的抑制信號(hào)輸出電路的輸出端與副邊線圈連接。
[0009]所述的處理電路對(duì)采集的電信號(hào)進(jìn)行處理，包括計(jì)算得到電流、電壓、功率及功率因素的參數(shù)值，并對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行叩I變換，計(jì)算出各次諧波含量，得到值。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需添加外設(shè)仙轉(zhuǎn)換裝置，將電流傳感器直接與控制芯片互連；通過(guò)磁平衡式霍爾傳感器與？？以控制芯片的高性能與快速處理能力，有效提聞檢測(cè)精度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例
[0014]電網(wǎng)中的信號(hào)電壓都是2207/3807電壓或是更高，利用現(xiàn)有的電子裝置進(jìn)行測(cè)量，無(wú)法進(jìn)行直接測(cè)量，因此需要利用電流傳感器將電網(wǎng)信號(hào)變?yōu)榭蓽y(cè)的低壓信號(hào)傳送到裝置中。本發(fā)明中采用磁平衡式霍爾電流傳感器。對(duì)于電流參數(shù)檢測(cè)，直接將電網(wǎng)信號(hào)接入傳感器的原邊線圈；而對(duì)于電壓參數(shù)檢測(cè)，通過(guò)串聯(lián)一個(gè)電阻8將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)測(cè)得。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明轉(zhuǎn)換器包括相互連接的磁平衡式霍爾電流傳感器和？?以芯片3，所述的？？以芯片3包括依次連接的檢測(cè)電路、處理電路33和抑制信號(hào)輸出電路34，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器分別與電網(wǎng)、檢測(cè)電路和抑制信號(hào)輸出電路34連接。
[0016]所述的磁平衡式霍爾電流傳感器包括兩個(gè)，分別與第一磁平衡式霍爾電流傳感器1和第二磁平衡式霍爾電流傳感器2，所述的第一磁平衡式霍爾電流傳感器1的輸入端直接與電網(wǎng)連接，輸出端與檢測(cè)電路連接，所述的第二磁平衡式霍爾電流傳感器2的輸入端通過(guò)電阻與電網(wǎng)連接，輸出端與檢測(cè)電路連接。
[0017]所述的檢測(cè)電路包括分別與處理電路連接的電流檢測(cè)電路31和電壓檢測(cè)電路32，所述的電流檢測(cè)電路31輸入端與第一磁平衡式霍爾電流傳感器1連接，所述的電壓檢測(cè)電路32輸入端與第二磁平衡式霍爾電流傳感器2連接。
[0018]每個(gè)磁平衡式霍爾電流傳感器包括原邊線圈、副邊線圈和霍爾元件端，所述的原邊線圈與電網(wǎng)連接，所述的檢測(cè)電路輸入端與霍爾元件端連接，所述的抑制信號(hào)輸出電路的輸出端與副邊線圈連接。
[0019]圖1中第一磁平衡式霍爾電流傳感器1用于電流檢測(cè)，設(shè)其原、副邊線圈匝數(shù)比為叫，第二磁平衡式霍爾電流傳感器2用于電壓檢測(cè)，設(shè)其原、副邊線圈匝數(shù)比為！12。將兩電流傳感器中的霍爾元件與芯片3相連，檢測(cè)霍爾元件中的感應(yīng)電流大小、、12。根據(jù)感應(yīng)電流12大小，調(diào)整芯片3輸出的抑制電流信號(hào)13、14，讓副邊線圈在聚磁環(huán)中產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原邊線圈的所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，從而使12為0。故可以得到:
[0020]% = -? ⑴
[0021] 1^0 = ~ ^4 (2)
[0022]利用？？以芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)電信號(hào)的采集和處理，然后計(jì)算得到電流、電壓、功率及功率因素等參數(shù)值，并利用嵌入式叩I I？核對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行叩I變換，計(jì)算出各次諧波含量，得到報(bào)0值。通過(guò)761*1108語(yǔ)言編程，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行時(shí)序控制和計(jì)算、傳輸處理。
[0023]需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實(shí)施方式】。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器接在電網(wǎng)上，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換器包括相互連接的磁平衡式霍爾電流傳感器和FPGA芯片，所述的FPGA芯片包括依次連接的檢測(cè)電路、處理電路和抑制信號(hào)輸出電路，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器分別與電網(wǎng)、檢測(cè)電路和抑制信號(hào)輸出電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器包括兩個(gè)，分別與第一磁平衡式霍爾電流傳感器和第二磁平衡式霍爾電流傳感器，所述的第一磁平衡式霍爾電流傳感器的輸入端直接與電網(wǎng)連接，輸出端與檢測(cè)電路連接，所述的第二磁平衡式霍爾電流傳感器的輸入端通過(guò)電阻與電網(wǎng)連接，輸出端與檢測(cè)電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述的檢測(cè)電路包括分別與處理電路連接的電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路，所述的電流檢測(cè)電路輸入端與第一磁平衡式霍爾電流傳感器連接所述的電壓檢測(cè)電路輸入端與第二磁平衡式霍爾電流傳感器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，每個(gè)磁平衡式霍爾電流傳感器包括原邊線圈、副邊線圈和霍爾元件端，所述的原邊線圈與電網(wǎng)連接，所述的檢測(cè)電路輸入端與霍爾元件端連接，所述的抑制信號(hào)輸出電路的輸出端與副邊線圈連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述的處理電路對(duì)采集的電信號(hào)進(jìn)行處理，包括計(jì)算得到電流、電壓、功率及功率因素的參數(shù)值，并對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行FFT變換，計(jì)算出各次諧波含量，得到THD值。
【文檔編號(hào)】G01R23/16GK104297565SQ201410579373
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】殳國(guó)華, 周平, 陳敏捷 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)