交流输入电压_电流监测电路设计_冯俊

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1、责任编辑：韩汝水交流输入电压、电流监测电路设计DesignofACInputVoltageandCurrentMonitoringCircuit冯俊江苏自动化研究所(江苏连云港222006)摘要：在存在谐波等干扰的电力环境下，为了准确测量交流电压、电流222(3)uAvguu值，需要使用真有效值测量电路。在此介绍了真有效值数学计算方法，以==AvgUUURMSRMSRMS及使用TRMS-DC转换器件和PIC16F873构成的真有效值测量电路。此电式(3)中，Avg表示取平均值。这路配合外围保护电路，能有效防止电子设备在异常情

2、况下发生损毁。表明，对u依次进行“取绝对值→平关键词：交流电压；有效值；测量；A/D转换方/除法→取平均值”运算，也能得DOI:10.3969/j.issn.1005-5517.2010.04.013到交流电压有效值。式(3)比式(2)更具有实用价值。由于同时完成两步计引言流有效值。下面介绍的监测电路安装算，与分步运算相比，运算器的动态电子设备只有在额定电压、电流于配电箱中，与外围保护电路一起实范围大为减小，既便于设计电路，又下才能长期稳定工作，因此需要设计现对电子设备保护的功能。保证了准确度指标。美国模拟器件公相应的监测、

3、保护电路，防止外部输真有效值数字测量的基本原理司(ADI)的AD536、AD637、AD737系入电压或者负载出现异常时造成设备电流和电压的有效值采集电路原列单片真有效值/直流转换器，即采损毁。工频交流电压、电流的大小，理基本相同，下面以电压真有效值为用此原理设计而成。通常是利用它的有效值来度量的。有例进行原理分析。所谓真有效值亦称而凌力尔特公司的单片真有效效值的常用测量方法是先进行整流滤真均方根值(TRMS)。众所周知，交值/直流转换器LT1966、LT1967、波，得出信号的平均值，然后再采用流电压有效值是按下式定义的：

4、LT1968在RMS-DC的转换过程中采用测量直流信号的方法来检测，最后折1T一个࢞ࢣ调制器作除法器，一个简单的U＝2(1)RMS∫utdt()算成有效值。但是由于供电主回路中T0极性开关作乘法器。相比采用对数/存在大量的非线性电力、电子设备，其近似公式为U＝u2(2)RMS反对数电路的产品，号称有更好的线如变压器、变频器、电机、UPS、开分析式(1)可知，电路对输入电性度，增益受温度影响更小。关电源等，这些设备工作时会产生谐压u进行“平方→取平均值→开平另一方面，在计算机采集系统中波等干扰。大型电动设备启动、负载方”运算，

5、就能获得交流电压的有效U(t)是离散值，可以采用下面的公式突然变化、局部短路、雷电等异常情值。因这是由有效值定义式求出的，计算：况出现时，供电主回路中会出现浪故称之为真有效值。2222u(1)+u(2)++u(n)涌。当这些情况发生时，供电线路上若将式(1)两边平方，且令U＝u=n1T已不是理想的正弦波，采用平均值测222(4)∫utdt()=u=Augu，还可以T0量电路将会产生明显的测量误差。利U(i)为各瞬时采用值，i=1，用真有效值数字测量电路，可以准得到真有效值另一表达式URMS＝2，⋯，n；n为采用次数。确、实

6、时地测量各种波形的电压、电www.eepw.com.cn2010.56746201005.indd672010-4-2315:13:32责任编辑：韩汝水交流电压采样电路设计表1均值检波与真有效值误差比较图1为简易平均值－有效值测量被测波形真有效值URMS均值检波U相对误差不失真正弦波1.0000.900(1.000)校准折算后0%电路原理图，平均值电路由变压器方波(D=50%)1.0001.111+11.1%T、整流桥BR、电容器C和电阻RL组三角波1.0000.866-3.8%锯齿波1.0000.866-3.8%成，虚线部

7、分将平均值折算为有效值矩形波(D=25%)1.0000.554-44.6%输出。在极端情况下，均值检波电路基准电压源，通过R8、RP分压后得用图1所示平均值电路进行测产生如此之大的误差是不能接受的，到基准电压VREV=100mV，基本量程为量，存在如下问题：采用真有效值电路可以避免出现这么200mV。●变压器和整流桥是非线性器大的误差。单片TRMS/DC转换器可件，因此必定会产生非线性误差，难以选用美国模拟器件公司的AD536、交流电流采样电路以精确补偿；AD636、AD637、AD736、AD737和凌交流电流采样电路前端

8、常用的●整流桥BR后为得到稳定、平直力尔特公司的LTC1966、LTC1967、交流电流互感器有硅钢FeSi电流互感的DC波形需要较大容值的电容器C，LTC1968。器、罗果夫斯基线圈(RogowskiCoil)电容充放电时间长，因此响应速度1电流互感器、霍尔电流传感器三种。慢；图2是由A