本實用新型涉及電能質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種設(shè)置有新型控制器的電能質(zhì)量分析裝置。

背景技術(shù)：

電能是一種清潔、經(jīng)濟的二次能源，容易控制、便于傳輸并且能夠方便的轉(zhuǎn)換為其它形式的能量，已經(jīng)成為我們的生活中不可或缺的部分。在現(xiàn)代社會中，電能的應(yīng)用程度已經(jīng)成為一個國家發(fā)展水平的一個重要的標(biāo)志?？萍嫉牟粩噙M步，帶給電子設(shè)備以新的發(fā)展空間的同時對電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的要求也隨之越來越高。

隨著科技的發(fā)展，各種新技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個方面，各行各業(yè)開始采用性能好、效率高但對電源特性變化敏感的高科技設(shè)備，用戶對電能質(zhì)量的要求在不斷提高。與此同時，許多新型的電氣設(shè)備在其運行的同時卻會帶來各種電磁干擾，對電力系統(tǒng)的安全運行和用電設(shè)備的正常工作造成的危害與影響不斷增加，因而電能質(zhì)量問題日益突出，引起了供電部門和廣大電力用戶的普遍重視。電能質(zhì)量的好壞已經(jīng)直接影響到我們生活方方面面，隨著科技的發(fā)展，電能質(zhì)量的問題對我們國家經(jīng)濟的發(fā)展的影響將越來越大。因此加強對電能質(zhì)量的檢測和控制，以盡量減少因為電能質(zhì)量的問題而給經(jīng)濟和社會帶來的影響具有深遠(yuǎn)的意義。

電能質(zhì)量測量裝置作為電能質(zhì)量研究的一個重要的方向，一方面供電部門需要對生產(chǎn)的電能進行監(jiān)視和檢測以保證提供電力用戶合格的電能，另一方面，做為電力用戶也需要對其設(shè)備工作所處的電網(wǎng)有一個清晰的了解，電能質(zhì)量監(jiān)測儀器的發(fā)展也越來越迅速。

在現(xiàn)有技術(shù)中，電能質(zhì)量分析裝置多采樣單片機或者工控機作為測量系統(tǒng)的核心。使用單片機作為核心的電能質(zhì)量分析裝置運算速度較慢，不足以滿足系統(tǒng)實時性的要求。而采用工控機的電能質(zhì)量分析裝置則體積較大，不便于攜帶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是要提供一種設(shè)置有新型控制器的電能質(zhì)量分析裝置，其運算速度快，并且體積小。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的設(shè)置有新型控制器的電能質(zhì)量分析裝置，包括電源模塊和信號采集模塊，其特征在于：所述裝置還包括新型控制器、人機對話模塊和信號處理模塊；所述新型控制器包括DSP和CPLD，所述信號處理模塊包括二階低通濾波電路、單端轉(zhuǎn)差分電路、過零檢測電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述信號采集模塊的輸出端與二階低通濾波電路輸入端相連，所述二階低通濾波電路的輸出端分別與單端轉(zhuǎn)差分電路和過零檢測電路的輸入端相連，所述單端轉(zhuǎn)差分電路和過零檢測電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過CPLD與DSP相互電性連接，所述人機對話模塊與DSP電性相連，所述電源模塊為模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP和CPLD供電。

進一步地，所述信號采集模塊包括電壓信號采集模塊和電流信號采集模塊，所述電壓信號采集模塊和電流信號采集模塊的輸出端分別與二階低通濾波電路輸入端相連。

更進一步地，所述DSP型號為TMS320F2812，所述CPLD型號為EPM7032AE，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器型號為ADS8325；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳RD、CS和EOC分別與CPLD的引腳1、引腳3和引腳8相連，所述DSP的引腳XRD、XCS0AND1和INT1分別與CPLD的引腳1、引腳3和引腳8相連。

再進一步地，所述電壓信號采集模塊包括電壓傳感器，所述電流信號采集模塊包括電流傳感器。

還進一步地，所述電壓傳感器型號為TV16E，所述電壓傳感器的引腳1串聯(lián)電阻R1后和引腳2接入被測電壓輸出端，所述電壓傳感器的引腳3和引腳4上并聯(lián)有電阻R2，所述電阻R2的兩端為電壓信號采集模塊的輸出端。

又進一步地，所述電流傳感器型號為TBC-A02，所述電流傳感器的引腳1通過電阻R10串聯(lián)至接地，所述電流傳感器的引腳2接地，所述電流傳感器的引腳4和引腳3分別連接15V電壓的正負(fù)極，所述電流傳感器的引腳5和引腳6接入被測電流輸出端，所述電阻R10遠(yuǎn)離接地的一端為電流信號采集模塊的輸出端。

在上述技術(shù)方案中，所述電阻R1為160KΩ，所述電阻R2為400Ω。

在上述技術(shù)方案中，所述電阻R10為5.1KΩ。

在上述技術(shù)方案中，所述人機對話模塊包括電平轉(zhuǎn)換器、按鍵和液晶顯示器，所述按鍵和液晶顯示器分別與電平轉(zhuǎn)換器電性相連，所述電平轉(zhuǎn)換器與DSP電性相連。

上述技術(shù)方案中，作為核心的新型控制器由DSP和CPLD組成。由于電能質(zhì)量分析裝置對信號處理的要求比較高，尤其是對運算能力的要求較高，而DSP芯片在數(shù)據(jù)處理方面具有巨大的優(yōu)勢。本實用新型所涉及到的計算量比較大，主要集中在FFT等運算中，采用DSP能極大的提高運算效率。最終我們采用了TI公司的32位定點DSP芯片TMS320F2812；CPLD采用的是Altera的EPM7032AE。將設(shè)計中對速度敏感的部分工作在高速條件下，而其余部分則工作在低速的條件下。這樣可以達到性能與功耗的完美結(jié)合。DSP作為控制系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的實時分析運算功能，人機交互功能。

以電流型電壓傳感器TV16E為核心的電壓信號采集模塊和以電流傳感器BC-A02為核心的電流信號采集模塊組成信號采集模塊，用于采集被檢測電路中的模擬信號。模擬信號通過二階低通濾波電路濾出噪音；處理后的模擬信號分別通過單端轉(zhuǎn)差分電路和過零檢測電路，然后將標(biāo)準(zhǔn)模擬信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8325。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS8325將標(biāo)準(zhǔn)模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字信號通過數(shù)據(jù)總線送入新型控制器中運算；再經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換器后，通過液晶顯示器顯示電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等電能質(zhì)量參數(shù)。

本實用新型在電路設(shè)計中采用并行采樣芯片減小各相信號的相位差，采用可編程邏輯器件簡化外圍控制電路，采用數(shù)字信號處理器以保證計算分析的實時性。以DSP和CPLD作為為新型控制器，具有體積小，成本低的特點，同時在DSP的選擇上有很大的靈活性，能夠獲取滿足性能要求的各種處理器。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型中DSP、CPLD和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接口原理圖；

圖3為本實用新型中電壓信號采集模塊電路原理圖；

圖4為本實用新型中電流信號采集模塊電路原理圖。

圖中：電壓模塊 1、DSP2、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 3、過零檢測電路 4、單端轉(zhuǎn)差分電路 5、二階低通濾波電路 6、電壓信號采集模塊 7、電流信號采集模塊 8、CPLD 9、電平轉(zhuǎn)換器 10、按鍵 11、液晶顯示器 12。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細(xì)描述：

如圖1所示，本實用新型所述的設(shè)置有新型控制器的電能質(zhì)量分析裝置，由電源模塊1、DSP2、CPLD9、模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、過零檢測電路4、單端轉(zhuǎn)差分電路5、二階低通濾波電路6、電壓信號采集模塊7、電流信號采集模塊8、電平轉(zhuǎn)換器10、按鍵11和液晶顯示器12組成。電源模塊1為模數(shù)轉(zhuǎn)換器3、DSP2和CPLD9供電。電壓信號采集模塊7和電流信號采集模塊8的輸出端分別與二階低通濾波電路6輸入端相連；二階低通濾波電路6的輸出端分別與單端轉(zhuǎn)差分電路5和過零檢測電路4的輸入端相連。單端轉(zhuǎn)差分電路5和過零檢測電路4的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的輸入端相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換器3通過CPLD9與DSP2相互電性連接，按鍵11和液晶顯示器12分別與電平轉(zhuǎn)換器10電性相連，電平轉(zhuǎn)換器10與DSP2電性相連。

如圖2所示，DSP2型號為TMS320F2812，CPLD9型號為EPM7032AE，模數(shù)轉(zhuǎn)換器型號為ADS8325；模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳RD、CS和EOC分別與CPLD9的引腳1、引腳3和引腳8相連，DSP2的引腳XRD、XCS0AND1和INT1分別與CPLD9的引腳1、引腳3和引腳8相連。

如圖3所示，電壓信號采集模塊7主要由電壓傳感器組成，電壓傳感器型號為TV16E。電壓傳感器的引腳1串聯(lián)電阻R1后和引腳2接入被測電壓輸出端，電壓傳感器的引腳3和引腳4上并聯(lián)有電阻R2。電阻R1為160KΩ，電阻R2為400Ω。電阻R2的兩端為電壓信號采集模塊7的輸出端。

如圖4所示，電流信號采集模塊主要由電流傳感器組成，電流傳感器型號為TBC-A02。電流傳感器的引腳1通過電阻R10串聯(lián)至接地，電流傳感器的引腳2接地，電流傳感器的引腳4和引腳3分別連接15V電壓的正負(fù)極，電流傳感器的引腳5和引腳6接入被測電流輸出端。電阻R10遠(yuǎn)離接地的一端為電流信號采集模塊8的輸出端，電阻R10為5.1KΩ。

以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限于上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實用新型的保護范圍。