基於fpga及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器的製造方法
2023-04-26 13:23:31 1
基於fpga及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器，該轉換器接在電網上，所述的轉換器包括相互連接的磁平衡式霍爾電流傳感器和FPGA晶片，所述的FPGA晶片包括依次連接的檢測電路、處理電路和抑制信號輸出電路，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器分別與電網、檢測電路和抑制信號輸出電路連接。與現有技術相比，本發明設計合理，結構簡單，無需添加外設AD轉換裝置，將電流傳感器直接與FPGA控制晶片互連；通過磁平衡式霍爾傳感器與FPGA控制晶片的高性能與快速處理能力，有效提高檢測精度。
【專利說明】基於嚇以及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電量數位化轉換器，尤其是涉及一種基於？?以及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器。
【背景技術】
[0002]隨著現代科技的進步發展，自上世紀以來的供電緊張局面已得到緩解，同時各種新型的用電負荷也迅速發展，現代電力系統的用電負荷結構發生了巨大變化。各類整流、調壓、變頻裝置及家用電器等得到廣泛使用。這些用電負荷的非線性、衝擊性及不平衡性的特性，對電能質量造成了嚴重的汙染，電網中也正面臨著越來越多的電能質量問題。其中家庭用電問題是關係著國民經濟生活的一個重要方面，國家也正在加大對家庭用電的監管和治理。與此同時，各類高新科技，諸如03？、？？以等微控制器的迅猛發展，也使電能質量在檢測、監控和分析等方面得到了提高，進而有利於發現用戶供電的問題與規律，改善電能質量。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基於？？以及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器。
[0004]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0005]一種基於？？以及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器，該轉換器接在電網上，其特徵在於，所述的轉換器包括相互連接的磁平衡式霍爾電流傳感器和晶片，所述的？？以晶片包括依次連接的檢測電路、處理電路和抑制信號輸出電路，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器分別與電網、檢測電路和抑制信號輸出電路連接。
[0006]所述的磁平衡式霍爾電流傳感器包括兩個，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連接，輸出端與檢測電路連接，所述的第二磁平衡式霍爾電流傳感器的輸入端通過電阻與電網連接，輸出端與檢測電路連接。
[0007]所述的檢測電路包括分別與處理電路連接的電流檢測電路和電壓檢測電路，所述的電流檢測電路輸入端與第一磁平衡式霍爾電流傳感器連接，所述的電壓檢測電路輸入端與第二磁平衡式霍爾電流傳感器連接。
[0008]每個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連接，所述的檢測電路輸入端與霍爾元件端連接，所述的抑制信號輸出電路的輸出端與副邊線圈連接。
[0009]所述的處理電路對採集的電信號進行處理，包括計算得到電流、電壓、功率及功率因素的參數值，並對採集的信號進行叩I變換，計算出各次諧波含量，得到值。
[0010]與現有技術相比，本發明設計合理，結構簡單，無需添加外設仙轉換裝置，將電流傳感器直接與控制晶片互連；通過磁平衡式霍爾傳感器與？？以控制晶片的高性能與快速處理能力，有效提聞檢測精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0013]實施例
[0014]電網中的信號電壓都是2207/3807電壓或是更高，利用現有的電子裝置進行測量，無法進行直接測量，因此需要利用電流傳感器將電網信號變為可測的低壓信號傳送到裝置中。本發明中採用磁平衡式霍爾電流傳感器。對於電流參數檢測，直接將電網信號接入傳感器的原邊線圈；而對於電壓參數檢測，通過串聯一個電阻8將電壓信號轉變為電流信號測得。
[0015]如圖1所示，本發明轉換器包括相互連接的磁平衡式霍爾電流傳感器和？?以晶片3，所述的？？以晶片3包括依次連接的檢測電路、處理電路33和抑制信號輸出電路34，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器分別與電網、檢測電路和抑制信號輸出電路34連接。
[0016]所述的磁平衡式霍爾電流傳感器包括兩個，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連接，輸出端與檢測電路連接，所述的第二磁平衡式霍爾電流傳感器2的輸入端通過電阻與電網連接，輸出端與檢測電路連接。
[0017]所述的檢測電路包括分別與處理電路連接的電流檢測電路31和電壓檢測電路32，所述的電流檢測電路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連接，所述的檢測電路輸入端與霍爾元件端連接，所述的抑制信號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用於電流檢測，設其原、副邊線圈匝數比為叫，第二磁平衡式霍爾電流傳感器2用於電壓檢測，設其原、副邊線圈匝數比為！12。將兩電流傳感器中的霍爾元件與晶片3相連，檢測霍爾元件中的感應電流大小、、12。根據感應電流12大小，調整晶片3輸出的抑制電流信號13、14，讓副邊線圈在聚磁環中產生的磁場與原邊線圈的所產生的磁場相互抵消，從而使12為0。故可以得到:
[0020]% = -? ⑴
[0021] 1^0 = ~ ^4 (2)
[0022]利用？？以晶片實現對電信號的採集和處理，然後計算得到電流、電壓、功率及功率因素等參數值，並利用嵌入式叩I I？核對採集的信號進行叩I變換，計算出各次諧波含量，得到報0值。通過761*1108語言編程，對各個環節進行時序控制和計算、傳輸處理。
[0023]需要強調的是，本發明優選實施例只是用於幫助闡述本發明。優選實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬【技術領域】技術人員能很好地利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。
【權利要求】
1.一種基於FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器，該轉換器接在電網上，其特徵在於，所述的轉換器包括相互連接的磁平衡式霍爾電流傳感器和FPGA晶片，所述的FPGA晶片包括依次連接的檢測電路、處理電路和抑制信號輸出電路，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器分別與電網、檢測電路和抑制信號輸出電路連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器，其特徵在於，所述的磁平衡式霍爾電流傳感器包括兩個，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連接，輸出端與檢測電路連接，所述的第二磁平衡式霍爾電流傳感器的輸入端通過電阻與電網連接，輸出端與檢測電路連接。
3.根據權利要求2所述的一種基於FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器，其特徵在於，所述的檢測電路包括分別與處理電路連接的電流檢測電路和電壓檢測電路，所述的電流檢測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電路輸入端與第二磁平衡式霍爾電流傳感器連接。
4.根據權利要求1所述的一種基於FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器，其特徵在於，每個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連接，所述的檢測電路輸入端與霍爾元件端連接，所述的抑制信號輸出電路的輸出端與副邊線圈連接。
5.根據權利要求1所述的一種基於FPGA及磁平衡式霍爾傳感器的電量數位化轉換器，其特徵在於，所述的處理電路對採集的電信號進行處理，包括計算得到電流、電壓、功率及功率因素的參數值，並對採集的信號進行FFT變換，計算出各次諧波含量，得到THD值。
【文檔編號】G01R23/16GK104297565SQ201410579373
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】殳國華, 周平, 陳敏捷 申請人:上海交通大學