電壓電流采樣電路設(shè)計(jì)(共23頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上常用采樣電路設(shè)計(jì)方案比較配電網(wǎng)靜態(tài)同步補(bǔ)償器（DSTATCOM）系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。由圖2-1可知DSTATCOM的系統(tǒng)硬件大致可以分成三部分，即主電路部分、控制電路部分、以及介于主電路和控制電路之間的檢測與驅(qū)動(dòng)電路。其中采樣電路包括3路交流電壓、6路交流電流、2路直流電壓和2路直流電流、電網(wǎng)電壓同步信號。3路交流電壓采樣電路即采樣電網(wǎng)三相電壓信號；6路交流電流采樣電路分別為電網(wǎng)側(cè)三相電流和補(bǔ)償側(cè)三相電流的電流采樣信號；2路直流電壓和2路直流電流的采樣電路DSTATCOM的橋式換流電路的直流側(cè)電壓信號和電流信號；電網(wǎng)電壓同步信號采樣電路即電網(wǎng)電壓同步信

2、號。圖2-1 DSTATCOM系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)框圖1.1 常用電網(wǎng)電壓同步采樣電路及其特點(diǎn)1.1.1 常用電網(wǎng)電壓采樣電路1從D-STATCOM的工作原理可知，當(dāng)逆變器的輸出電壓矢量與電網(wǎng)電壓矢量幅值大小相等，方向相同時(shí)，連接電抗器內(nèi)沒有電流流動(dòng)，而D-STATCOM工作在感性或容性狀態(tài)都可由調(diào)節(jié)以上兩矢量的夾角來進(jìn)行控制，因此，逆變器輸出的電壓矢量的幅值及方向的調(diào)節(jié)都是以電網(wǎng)電壓的幅值和方向作為參考的，因此，系統(tǒng)電壓與電網(wǎng)電壓的同步問題就顯得尤為重要。圖2-2 同步信號產(chǎn)生電路1從圖2-2所示同步電路由三部分組成，第一部分是由電阻、電容組成的RC濾波環(huán)節(jié)，為減小系統(tǒng)與電網(wǎng)的相位誤差，該濾波環(huán)

3、節(jié)的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的輸出頻率，即該誤差可忽略不計(jì)。其中R5=1，C4=15pF，則時(shí)間常數(shù)<<l ms，因此符合設(shè)計(jì)要求;第二部分由電壓比較器LM311構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)過零比較;第三部分為上拉箝位電路，之后再經(jīng)過兩個(gè)非門，以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，滿足TMS320LF2407的輸入信號要求1。1.1.2 常用電網(wǎng)電壓采樣電路2常用電網(wǎng)電壓同步信號采樣電路2如圖2-3所示。ADMC401芯片的脈寬調(diào)制PWM發(fā)生器有專門的PWMSYNC引腳，它產(chǎn)生與開關(guān)頻率同步的脈寬調(diào)制PWM的同步脈沖信號。圖2-3 同步信號發(fā)生電路2圖2-3中的輸入端信號取自a相的檢測電壓，經(jīng)過過零檢測電路后得到正負(fù)兩個(gè)電平

4、，隨后進(jìn)入光電隔離TLP521產(chǎn)生高電平和低電平進(jìn)入D觸發(fā)器MC14538的正的觸發(fā)使能輸入引腳A，當(dāng)A為高電平時(shí)，輸出引腳Q輸出一個(gè)脈沖，這個(gè)脈沖寬度由電阻Rl。和電容C決定。當(dāng)然這里希望脈沖寬度越小越好，否則將影響STATCOM的輸出電壓與其接入點(diǎn)電壓的同步。與此同時(shí)，可以通過設(shè)置ADMC401的內(nèi)部寄存器PWMSYNCWT寄存器與信號脈沖相匹配2。1.1.3 常用電網(wǎng)電壓采樣電路3電網(wǎng)電壓同步電路可以實(shí)現(xiàn)精確的過零點(diǎn)檢測，并輸出高電平，將輸出信號脈沖的上升沿輸入捕獲單元三即可獲得同步信號3。圖2-4即為一種常見的電網(wǎng)電壓同步信號產(chǎn)生電路。圖2-4 同步信號產(chǎn)生電路3圖2-4所示同步電路由

5、三部分組成，第一部分是由電阻、滑線變阻器和電壓比較器LM353組成的緩沖環(huán)節(jié)。第二部分由電壓比較器LM353構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)過零比較。最后一部分為輸入DSP系統(tǒng)箝位保護(hù)電路31.1.4常用電網(wǎng)電壓采樣電路4常用網(wǎng)電壓同步信號產(chǎn)生電路4如圖2-5所示:圖2-5 同步信號產(chǎn)生電路4圖2-5所示同步電路由兩部分組成，第一部分是由電阻、電容組成的RC濾波環(huán)節(jié)，為減小系統(tǒng)與電網(wǎng)的相位誤差，該環(huán)節(jié)主要是濾除電網(wǎng)的毛刺干擾。濾波電路造成的延時(shí)可在程序中補(bǔ)償。第二部分由電壓比較器LM311構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)過零比較，同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)滯環(huán)環(huán)節(jié)來抑制干擾和信號的震蕩4。1.1.5常用電網(wǎng)電壓采樣電路5圖2-6所示同步電路由三部分

6、組成，第一部分是由電阻、電容組成的RC濾波環(huán)節(jié)，為減小系統(tǒng)與電網(wǎng)的相位誤差，該濾波環(huán)節(jié)主要是濾除電網(wǎng)的諧波干擾。濾波電路造成的延時(shí)可在程序中補(bǔ)償起來。其中凡R341=1 ，C341=0.luF;第二部分由電壓比較器LM3ll構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)過零比較，同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)滯環(huán)來抑制干擾和信號的振蕩2。圖2-6 同步信號產(chǎn)生電路51.2 常用交流電壓采樣電路及其特點(diǎn)1.2.1常用交流電壓采樣電路1為了實(shí)現(xiàn)對STATCOM的控制，必須要檢測三相瞬時(shí)電壓Ua、Ub和Uc。如下圖2-7為電路一相電壓采樣電路:a. 電壓轉(zhuǎn)換電路圖2-7 交流電壓采樣電路圖電壓轉(zhuǎn)換電路通過霍爾電壓傳感器CHV-50P實(shí)現(xiàn)。CHV-50

7、P型電壓傳感器輸出端與原邊電路是電隔離的，可測量直流、交流和脈動(dòng)電壓或小電流。磁補(bǔ)償式測量，過載能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠，易于安裝，用于電壓測量時(shí)，傳感器通過與模塊原邊電路串聯(lián)的電阻Ru1與被測量電路并聯(lián)連接，輸出電流正比于原邊電壓。上圖電壓轉(zhuǎn)換電路為a為單相電壓轉(zhuǎn)換電路，這里對電阻Ru1和電阻Ru2的選擇作一些說明。由于CHV-50P的輸入額定電流In1為10mA，本電路檢測的電壓是220V的交流電壓，則(2.1)電阻Ru1消耗的功率P1為 (2.2)因此電阻Ru1選擇阻值為2.2 k，功率為5W的大功率電阻。另外為了抑制共模干擾，在交流輸入側(cè)并聯(lián)了兩個(gè)電容C。當(dāng)然為了更好地消除這些干擾，可以在

8、電壓變換電路之前再加隔離變壓器，那么電阻Ru1的選擇就要對應(yīng)于經(jīng)過隔離變壓器后電壓的改變而改變。由于CHV-50P的輸入額定電流In2為50mA，為了ADMC40l的A/D轉(zhuǎn)換通道檢測，必須把輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，所以在電壓傳感器的輸出側(cè)串聯(lián)了電阻Ru2。ADMC401的A/D轉(zhuǎn)換通道檢測電壓范圍-2V+2V，則 (2.3)由于電阻Ru2消耗功率比較小，電阻Ru2選擇上對功率沒有特殊的要求。b.濾波補(bǔ)償電路由于電壓電流的檢測點(diǎn)就是STATCOM接入電網(wǎng)的同一點(diǎn)，其諧波干擾還是比較大的濾波補(bǔ)償電路。，那么三相電壓電流經(jīng)過各自的轉(zhuǎn)換電路后必須進(jìn)入了濾波補(bǔ)償電路包含兩部分:一部分為RC濾波，另一部分為

9、相位補(bǔ)償，如圖上圖中所示5。1.2.2常用交流電壓采樣電路2此三相電壓采樣電路包括信號放大電路，二階濾波電路，單極性轉(zhuǎn)換電路。a.信號放大電路交流信號放大電路見圖2-8所示。本設(shè)計(jì)采用的互感器為國內(nèi)最新的高精度電壓互感器(SPT204A)。其中SPT204A實(shí)際上是一款毫安級精密電壓互感器，輸入額定電流為2mA，額定輸出電流為2mA，線性范圍±10mA，非線性度<0.1%，相移經(jīng)過補(bǔ)償后小于5。SCT254AZ是一款毫安級精密電流互感器，輸入額定電流為5A，額定輸出電流為2.5mA，線性范圍020A，非線性度小于0.1%，相移經(jīng)過補(bǔ)償后小于5。由于該電壓傳感器采用的為1:1電流

10、變電流型，所以要在電壓互感器前面加R1，將電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘枺娏骰ジ衅骶筒恍枰与娮鑂1。這樣電壓互感器副邊輸出為電流信號，這與電流互感器副邊輸出信號相似。交流信號放大電路工作原理可由下式表示: (2.4)通過R2將傳感器輸出的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枅D2-8 信號放大電路b.二階濾波電路圖2-9為二階濾波電路，截至頻率為2.5KHz。圖2-9 二階濾波電路c.單極性轉(zhuǎn)換電路由于設(shè)計(jì)采用的DSP自帶的AD，其采樣要求輸入信號為03.3V，故接入其引腳的信號電壓也不能超過3.3V所以必須對放大電路給出的雙極性信號做進(jìn)一步處理。單極性轉(zhuǎn)換電路如下圖2-10所示6。圖2-10 單極性轉(zhuǎn)換電路1

11、.2.3常用交流電壓采樣電路3交流電壓變送器以05 V的交流電壓作為輸出信號。因TMS320F2812的A/D輸入信號范圍為03 V因此必須添加合適的調(diào)理電路以滿足A/D輸入的要求。交流電壓調(diào)理電路見圖2-11，由圖可知該電路由3部分組成：第1部分為射極跟隨器以提高電路的輸入阻抗：第2部分是電壓偏移電路：第3部分為箝位限幅電路，以保證輸出電壓信號在03 V，滿足TMS320F2812的A/D輸入信號范圍7。圖2-11 交流電壓信號調(diào)理電路1.2.4常用交流電壓采樣電路4系統(tǒng)電壓經(jīng)過相應(yīng)的傳感器后，統(tǒng)一變換為適當(dāng)幅值的電壓信號，經(jīng)調(diào)理電路后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。圖2-12為采樣電路原理圖。圖2-12

12、 系統(tǒng)電壓的采樣電路從圖2-12可知，系統(tǒng)輸出電壓的采樣電路由四部分組成，第一部分是由LF353的運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器，R131和C109是為了抑制干擾。第二部分為電平抬升電路，將圍繞零電平波動(dòng)的信號提升為單極性信號，第三部分進(jìn)行跟隨，第四部分為進(jìn)入A/D前的保護(hù)部分，防止信號異常導(dǎo)致DSP芯片損壞4。1.2.5常用交流電壓采樣電路5相電壓檢測電路如圖2-13所示，該電路采用了運(yùn)算放大器加電壓跟隨器的方式，電壓跟隨器起到了隔離作用，以便在A/D入口前進(jìn)行阻抗匹配。在A/D入口端采用二極管鉗位，防止A/D輸入電壓越界。來自檢測通道的電壓互感器的電流號經(jīng)運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號后經(jīng)電壓平移后將交流

13、量信號轉(zhuǎn)換為03.3V的單極性電壓信號接入DSP的A/D通道引腳8。圖2-13 相電壓采樣電路1.3 常用交流電流采樣電路及其特點(diǎn)1.3.1常見交流電流采樣電路1a.電流轉(zhuǎn)換電路圖2-14電流轉(zhuǎn)換電路，其中CT為霍爾電流傳感器DT50-P，它的性能也穩(wěn)定可靠，易于安裝。如何選擇電阻R比較簡單，可以參考上面交流電壓轉(zhuǎn)換電路，這里就不再贅述。圖2-14 交流信號采樣電路圖2-15 電流轉(zhuǎn)換電路b.濾波補(bǔ)償電路由于電壓電流的檢測點(diǎn)就是STATCOM接入電網(wǎng)的同一點(diǎn)，其諧波干擾還是比較大的濾波補(bǔ)償電路。那么三相電壓電流經(jīng)過各自的轉(zhuǎn)換電路后必須進(jìn)入了濾波補(bǔ)償電路包含兩部分:一部分為RC濾波，另一部分為相

14、位補(bǔ)償，如圖2-16所示5。圖2-16 濾波補(bǔ)償電路1.3.2常見交流電流采樣電路2a.信號放大電路交流信號放大電路見圖2-17所示。本設(shè)計(jì)采用的互感器為國內(nèi)最新的高精度電流互感器(SCT254AZ)。SCT254AZ是一款毫安級精密電流互感器，輸入額定電流為5A，額定輸出電流為2.5mA，線性范圍020A，非線性度<0.1%，相移經(jīng)過補(bǔ)償后小于5。因電流互感器輸出的是電流信號，故電流互感器就不需要加電阻R1。圖2-17 電流信號放大電路b.二階濾波電路圖2-18為二階濾波電路，截至頻率為2.5KHz圖2-18 二階濾波電路c.單極性轉(zhuǎn)換電路由于設(shè)計(jì)采用的DSP自帶的A/D，其采樣要求輸

15、入信號為03.3V，故接入其引腳的信號電壓也不能超過3.3V所以必須對放大電路給出的雙極性信號做進(jìn)一步處理。單極性轉(zhuǎn)換電路如下圖2-19所示6。圖2-19 單極性轉(zhuǎn)換電路1.3.3常見交流電流采樣電路3相電流檢測電路如圖2-20和所示，該電路采用了運(yùn)算放大器加電壓跟隨器的方式，電壓跟隨器起到了隔離作用，以便在A/D入口前進(jìn)行阻抗匹配。在A/D入口端采用二極管鉗位，防止A/D輸入電壓越界。來自檢測通道的電流互感器的電流號經(jīng)運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號后經(jīng)電壓平移后將交流量信號轉(zhuǎn)換為03.3V的單極性電壓信號接入DSP的A/D通道引腳8。圖2-20 相電流檢測電路1.3.4常見交流電流采樣電路4霍爾電

16、流傳感器以-100+100 mA的交流電流作為輸出信號，TMS320F2812的A/D輸入信號范圍為03 V因此必須添加合適的調(diào)理電路以滿足AD輸入的要求。交流電流調(diào)理電路見圖2-21,與交流電壓調(diào)理電路不同的是第1部分是經(jīng)電容C4濾波后流經(jīng)精密采樣電阻尺 ，將電流信號變換為電壓信號，第2部分是由運(yùn)放構(gòu)成的反相器：第3部分為箝位限幅電路，以保證輸出電壓信號在03 V，滿足TMS320F2407的A/D輸入信號范圍7。圖2-21 交流電流信號采樣電路1.3.5常用交流電流采樣電路5電流采集采用 TA1014-2K臥式穿芯微型精密交流電流互感器，其額定輸入為5A，額定輸出為2.5mA，工作頻率范圍

17、為20Hz20kHz，相移小于5，線性范圍大于10A，非線性度小于0.1%，是比較理想的交流電流檢測器件。圖2-22為電流采集電路原理圖。圖2-22 交流電路采樣電路由于DSP的A/D輸入信號范圍為03.3V，而經(jīng)電流互感器測得的電流信號經(jīng)轉(zhuǎn)化后變成-1.5V+l.5V的交流信號，故對其進(jìn)行了1.5V的平移9。1.4 常用直流電壓采樣電路及其特點(diǎn)1.4.1常用直流電壓采樣電路1a.直流電壓傳感器采用LEM公司的電壓傳感器LV100。LV100為霍爾效應(yīng)的閉環(huán)電壓傳感器，所以有非常良好的原副邊隔離作用，可測的電壓范圍為100V2500V。圖2-23為直流電壓采樣電路圖。電壓傳感器LV100有如下

18、優(yōu)點(diǎn)：精度高；線性度好；頻帶寬；抗干擾能力強(qiáng)10。圖2-23 直流電壓采樣傳感器電壓傳感器LV100的原邊額定有效電流為10mA,在原邊為額定電流時(shí)傳感器精度最高。采樣電阻R1 =80千歐,按原副邊1:5的變比設(shè)計(jì)，副邊電流為50 mA，副邊采樣電阻為150歐，原邊電壓為800V時(shí)副邊電壓為7.5V。副邊信號經(jīng)二階濾波電路以減小干擾，由于采樣直流信號，濾波器截止頻率可以選取的較低，實(shí)際設(shè)計(jì)的濾波器截止頻率為2k Hz。b.電壓檢測電路圖2-24 電壓檢測電路1霍爾電壓傳感器及采樣電阻采集的直流電容電壓從Udc端輸入圖2-24的模擬電路，經(jīng)電位器調(diào)節(jié)使U16A的3腳變化范圍限制在03.3V，同時(shí)

19、用RC濾波器濾除輸入信號的噪聲，03.3V的電壓信號經(jīng)過電壓跟隨器，電壓跟隨器可保證在進(jìn)行電阻匹配時(shí)防止其輸入輸出電路的電阻干擾。電壓跟隨器輸出接的R64=51歐。電阻是DSP接口的電阻要求，DSP接口端的串聯(lián)二極管是為了確保輸入DSP的電平限制到03.3V3。1.4.2常用直流電壓采樣電路2直流電壓的采樣電路與交流電壓采樣電路略有不同，如圖2-25所示:圖2-25 直流電壓采樣電路2直流電壓與交流電壓采樣電路不同主要有兩點(diǎn)，其一，因?yàn)閭鞲衅鞑煌?，前者采用直流電壓霍爾，輸出信號為電流信號，后者為電壓變送器，輸出信號為交流信號，因此直流采樣電路前端需接地電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號;其二，前者信

20、號為直流信號的，后者為交流信號的，因此，直流電壓采樣不用電壓偏移1。1.4.3常用直流電壓采樣電路3直流側(cè)電容電壓的采集是經(jīng)過兩個(gè)電阻分壓后，接二個(gè)電壓跟隨器，同樣電壓跟隨器起防止電壓沖擊的作用。輸出端加入鉗位二極管，把電壓鉗制在3.3V以內(nèi)，輸出信號接入DSP的ADCIN端口，如圖2-26所示9：圖2-26 直流電壓采樣電路31.4.4常用直流電壓采樣電路4目前，對于直流電壓的精確檢測基本上都是基于磁補(bǔ)償原理進(jìn)行的，又因?yàn)楸鞠到y(tǒng)直流側(cè)電壓值較高，而直流電壓傳感器本身電流又很小，故從采用均壓以后的電容器組上，可以只采一定比例的直流電壓，不會(huì)影響測量精度，同時(shí)還保證了器件的安全性。作為磁補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)

21、果，傳感器輸出信號為一精確的電流信號，直流電壓采樣電路設(shè)計(jì)如圖2-27所示4:圖2-27 系統(tǒng)直流電壓采樣電路41.4.5常用直流電壓采樣電路5因直流電路對電壓的精度要求低，對直流電壓的采樣電路直接用DSP內(nèi)部的A/D，如圖2-28所示:圖2-28 系統(tǒng)直流電壓采樣電路5直流電壓與交流電壓采樣電路不同主要有兩點(diǎn):其一，因?yàn)閭鞲衅鞑煌?，前者采用直流電壓霍爾，輸出信號為電流信號，后者為電壓變送器，輸出信號為交流信號，因此直流采樣電路前端需接地電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號;其二，前者信號為直流信號，后者為交流信號，因此選用的A/D精度和類型不一樣2。1.5常用直流電流采樣電路及其特點(diǎn)直流電流采樣電路

22、設(shè)計(jì)與直流電壓采樣電路完全一樣，只是前端的采樣器件不同，這些器件對用戶的接口統(tǒng)一為電流信號，這里就不再討論2采樣電路設(shè)計(jì)上一章寫到3路交流電壓、6路交流電流、2路直流電壓和2路直流電流、電網(wǎng)電壓同步信號的采樣電路的各種常見采樣電路，可以看出采樣電路的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，但如何設(shè)計(jì)出自己需要的采樣電路，這將是下面要討論的問題。2.1 電網(wǎng)電壓同步信號采樣電路設(shè)計(jì)DSTATCOM的工作與同步信號有密切的關(guān)系，所有的動(dòng)作都要以同步信號作為參考，故硬件上的同步電路是不可或缺的。同步信號的產(chǎn)生有多種方法。第一種方法為最簡單的過零同步，即對系統(tǒng)三相電壓進(jìn)行處理后取出一相基波正序電壓作為同步信號，把該同步信號

23、的過零時(shí)刻作為脈沖發(fā)生器的同步點(diǎn)，通過測量連續(xù)兩個(gè)正向過零點(diǎn)之間的時(shí)間作為周期計(jì)算出同步信號的頻率，因此只能一個(gè)周期測得一次頻率，在系統(tǒng)頻率突變時(shí)，容易因無法跟蹤系統(tǒng)頻率變化而使DSTATCOM過流。第二種方法為采用鎖相環(huán)技術(shù)，由于在同步信號頻率突變時(shí)鎖相環(huán)具有較長的延時(shí)，因此也容易導(dǎo)致DSTATCOM過流。第三種方法為采用“虛擬轉(zhuǎn)子”法，對三相同步電壓信號進(jìn)行處理，得到脈沖的同步點(diǎn)和同步信號的頻率。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)測量同步信號的頻率，從而使脈沖發(fā)生器在系統(tǒng)同步信號發(fā)生突變時(shí)能保持與系統(tǒng)同步，保證DSTATCOM不因同步信號的突變而過流。由于設(shè)計(jì)要求不是特別高，本裝置采用第一種方法

24、得到同步信號。圖3-1 D-STATCOM系統(tǒng)同步電路如圖3-1可知，同步電路由三部分組成，第一部分是由電阻、電容組成的RC濾波環(huán)節(jié)，為減小DSTATCOM系統(tǒng)與電網(wǎng)的相位誤差，該環(huán)節(jié)主要是濾除去電網(wǎng)的噪聲干擾，該濾波環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的輸出頻率，即該誤差可忽略不計(jì)。其中R1=1000 ，C1=0.1uF,則時(shí)間常數(shù)T=RC=1 S<<1 mS,因此符合設(shè)計(jì)要求，且濾波電路中造成的延時(shí)可在程序中補(bǔ)償。第二部分由電壓比較器LM311構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)過零比較，同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)滯環(huán)環(huán)節(jié)來抑制干擾和信號的震蕩。第三部分為上拉箱位電路，之后再經(jīng)過兩個(gè)非門，以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，滿足TMS320LF

25、2407的輸入信號要求。2.2交流電壓采樣電路設(shè)計(jì)電壓轉(zhuǎn)換電路通過霍爾電壓傳感器CHV-50P實(shí)現(xiàn)，如圖3-2所示。CHV-50P型電壓傳感器輸出端與原邊電路是電隔離的，可測量直流、交流和脈動(dòng)電壓或小電流。磁補(bǔ)償式測量，過載能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定可靠，易于安裝，用于電壓測量時(shí)，傳感器通過與模塊原邊電路串聯(lián)的電阻Ru1與被測量電路并聯(lián)連接，輸出電流正比于原邊電壓。圖3-2 電壓轉(zhuǎn)換電路由于CHV-50P的輸入額定電流In1為10mA，本電路檢測的電壓是220V的交流電壓，則 (3.1)電阻Ru1消耗的功率P1，為P1=220V×10 mA=2.2KW (3.2)因此電阻Ru1選擇阻值為2.2

26、 K，功率為5W的大功率電阻。另外為了抑制共模干擾，在交流輸入側(cè)并聯(lián)了兩個(gè)電容C。當(dāng)然為了更好地消除這些干擾，可以在電壓變換電路之前再加隔離變壓器，那么電阻Ru1的選擇就要對應(yīng)于經(jīng)過隔離變壓器后電壓的改變而改變。由于CHV-50P的輸入額定電流In2為50mA，為了交流電壓采樣電路檢測，必須把輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，所以在電壓傳感器的輸出側(cè)串聯(lián)了電阻Ru2。交流電壓采樣電路采樣電壓范圍-5V+5V，則 (3.3)由于電阻Ru2消耗功率比較小，電阻Ru2選擇上對功率沒有特殊的要求。根據(jù)選用的電壓傳感器，交流電壓采樣電路如圖3所示：圖3-3 交流電壓采樣電路從圖3-3可以看出系統(tǒng)輸出電壓的采樣電路由四

27、部分組成，第一部分是由TL084的運(yùn)放構(gòu)成的射極跟隨器，其中R3和C4是說為了抑制干擾，且時(shí)間常數(shù)<<1 ms,符合實(shí)際要求;第二部分是由兩個(gè)電阻和一個(gè)電壓源組成的電壓偏移電路，因目標(biāo)信號為交流信號，而經(jīng)過霍爾傳感器采樣得出的信號也為交流信號0士5V，而系統(tǒng)CPU的A/D輸入電平要求為03.3V，因此，需要進(jìn)行電壓偏移，該電路原理簡單，不再贅述。第三部分也為射極跟隨器;第四部分為箝位限幅電路，保證采樣信號的幅值在03.3V之間，滿足TMS320LF2407的輸入信號要求。采樣電路中，經(jīng)常用到電壓跟隨器，電壓跟隨器，顧名思義，就是輸出電壓與輸入電壓是相同的，就是說，電壓跟隨器的電壓放

28、大倍數(shù)恒小于且接近1。電壓跟隨器的顯著特點(diǎn)就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來說，輸入阻抗要達(dá)到幾兆歐姆是很容易做到的。輸出阻抗低，通?？梢缘綆讱W姆，甚至更低。在電路中，電壓跟隨器一般做緩沖級及隔離級。因?yàn)?，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果后級的輸入阻抗比較小，那么信號就會(huì)有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中。在這個(gè)時(shí)候，就需要電壓跟隨器來從中進(jìn)行緩沖。起到承上啟下的作用。應(yīng)用電壓跟隨器的另外一個(gè)好處就是，提高了輸入阻抗，這樣，輸入電容的容量可以大幅度減小，為應(yīng)用高品質(zhì)的電容提供了前提保證。電壓跟隨器的另外一個(gè)作用就是隔離。2.3 交流電流采樣電路設(shè)計(jì)1.電流轉(zhuǎn)換電

29、路參考上面常見交流電流采樣電路的設(shè)計(jì)，傳感器選擇霍爾電流傳感器DT50-P，它的性能也穩(wěn)定可靠，易于安裝。如何選擇電阻R8的阻值，根據(jù)后面交流信號調(diào)理電路的輸入要求而定，調(diào)理電路需輸入-5V+5V的交流電壓信號，則： （3.4）即可確定R8的阻值圖3-4 電流轉(zhuǎn)換電路在圖3-5中，電流實(shí)際值經(jīng)過霍爾傳感器及采樣電阻后，轉(zhuǎn)換成5V電壓信號(Io2)，此5V信號是反向的。Io2先進(jìn)行濾波處理，濾除噪聲干擾其中濾波電阻電容的選擇應(yīng)該滿足時(shí)間常數(shù)小于1ms的要求，因此可選R9為100千歐，C6為220pF;再經(jīng)過理想運(yùn)算放大器的電壓并聯(lián)負(fù)反饋將Io2轉(zhuǎn)換成-3.3V +3.3V的信號;經(jīng)過3.3V的電平抬升電路及平均處理使得電壓跟隨器的輸入為03.3V單極性信號，其中R13、R14的阻值只要相同就可以，在這里選阻值為10千歐的電阻，即