1、 基于 的交流电参量检测电路的设计赵成雨（南京师范大学电气与自动化工程学院，江苏 南京 ）摘要：设计了一种交流电参量检测电路。电路分为四个部分，电压检测电路可根据输入电压最终得出所需输出电压，并检测出输出电压的大小；电流检测电路同样可根据输入电流得出所需输出电流，并检测出输出电流的大小；峰值检测电路在电压检测电路的基础上可测量出输出电压的最大值；频率检测电路同样是在电压检测电路的基础上，最终可得出所需的高电平与低电平。关键词：电参量检测电路；电压检测；电流检测；峰值检测；频率检测中图分类号：（，）：，：；收稿日期：作者简介：赵成雨（），硕士研究生，研究方向为分布式储能选址定容。引言对于交流电量
2、的测定，传统的测量方法是利用传感器、电子转换器等模拟装置，将被测的交流量转换为相应的直流量，然后通过对直流量的确定，间接地测定交流电参量。这种模拟测量方法的精度较低，而且一种测量系统通常只能测定某一种交流电参量，难以实现多项电参量的综合测定。为此，本文设计了交流电参量检测电路，它具有精度高、测量速度快及多项参量同时测量等特点。设计功能及要求电路的交流信号检测范围：输入电压为 ，输入电流为，输入频率为 。输出信号要求：当电压在 变化时，输出电压 在 线性变化；当电流在 变化时，输出电流 在 线性变化；频率检测输出信号 跟随交流电压信号变化，其高电平为，低电平为，如图所示。图频率检测输出信号硬件设
3、计交流电参量检测电路的设计框图如图所示，此设计可分为四个部分。第一部分是交流电源电压检测电路，交流电压的输入范围为 ，要求输出电压 在 线性变化，因此可以将输入的交流电压通过一个电压互感器，然后通过设计的检测电路，得到所需输出电压 。第二部分是交流电源电流检测电路，与交流电源电压检测电路同理，先让输入交流电流信号通过一个电流互感器，然后通过检测电路，得到所需输出电压。第三部分设计一个峰值检测电路，输入为第一部分的输出，通过二极管的整流，最终得到峰值电压。第四部分需要设计一个频率检测电路，同理，输入信号为第一部分的输出，频率检测输出信号为，输出信号跟随交流电压信号变化，最终得到方波信号，其高电平
4、为，低电平为。电力设备电工技术图设计原理图交流电源的电压检测电路如图所示。电路需要使用一个电压互感器，型号选择 ，接着再设计一个检测电路，检测输出电压。根据设计要求选择频率 ，（），计算可得 ，电压跟随器的变比为，副边电流，需要输出电压 在 变化。由于运放 使用单电源供电，输出电压波形会失真，因此在运放的同向端接入 的偏置电压，偏置电压可由 直流电压通过电阻分压和电压跟随器获得，最终只需要 在 变化。计算可得 ，（）（）。图 电压检测电路交流电源的电流检测电路如图所示。电路需使用一个电流互感器，型号选择 ，接着再设计一个检测电路，检测输出电流。原边电流为 （），电流跟随器的变比为 ，在 变化。
5、同样地，在运放 同向端提供一个 的偏执 电 压，因 此 计 算 可 得（），（）。图电流检测电路峰值检测的输入接到电压检测电路的输出，经过二极管的整流，最终交流信号输出为一个恒定的峰值，具体电路设计如图所示。图 峰值检测电路频率检测电路的输入同样接到电压检测电路的输出，电路中的运放为 ，是一个比较器，当输入大于设定的值时输出便是高电平，当输入小于设定的值时输出就是低电平，具体电路设计如图所示。图频率检测电路因此，总的设计电路如图所示。图交流电参量检测电路仿真结果电压检测电路仿真结果如图所示，当输入交流电压幅值为 时，在 正弦变化，符合设计的要求。电流检测电路仿真结果如图所示，当输入交流电流幅值
6、为 时，在 正弦变化，同样符合设计的要求。图电压检测电路仿真结果图电流检测电路仿真结果（下转第 页）电工技术电力设备 试验。振动试验条件为：对功率柜进行 频率范围振动，其中 频率范围内位移振幅不小于，频率范围内加速度振幅不小于；垂直方向 振 动，水 平 方 向 振 动。试 验 步 骤如下。（）试验前在室温下对样品的外观、结构进行目视检查。（）用绑带将样品固定在电动振动试验系统垂直台面上，实际安装状态如图（）所示。按振动试验条件的要求在垂直方向对样品施加规定的振动试验应力。（）垂直方向振动试验结束后，用绑带将样品固定在电动振动试验系统水平台面上，实际安装状态如图（）所示。按振动试验条件的要求在水
7、平方向对样品施加规定的振动试验应力。（）试验后在室温下对样品的外观、结构进行目视检查。（）垂直向（）水平向图功率柜在试验平台上实际安装状态试验完成后对功率柜进行外观、结构目视检查。试验后与试验前相比，功率柜未见裂纹、断裂、内部松动、脱落 等 异 常 现 象。因 此，本 文 所 述 功 率 柜 的 结 构 设 计合理。结语本文以立式功率单元为基础，对双向可控变流功率阀的柜式结构从散热、结构两方面进行设计，提供设计思路与方法，为后续同类型功率柜设计提供参考。本文通过试验，对基于立式功率单元的功率柜进行温升和振动试验。试验结果表明，所设计的功率柜在散热方面满足系统运行需求，其结构强度合理，满足整体运
8、输抗振要求。参考文献 黄雨涵，丁涛 碳中和背景下能源低碳化技术综述及对新型电力系统发展的启示中国电机工程学报，（）：刘洪德，吴扣林 串联型地铁再生能量回馈系统控制策略研究 电力电子技术，（）：翁凌云，戴伟 基于热流密度的配网柔直换流器散热设计科技与创新，（）：孙元邦，李峰电力电子功率器件用风冷散热器换热技术研究机电工程技术，（）：，季爱林，钟剑锋，帅立国大热流密度电子设备的散热方法电子机械工程，（）：，（）：邱成悌电子设备结构设计原理南京：东南大学出版社，（上接第 页）峰值检测电路仿真结果如图 所示，输出电压 在 变化，峰值电压 一直在，符合设计要求。频率检测电路仿真结果如图 所示，输出电压 在 变化，峰值电压 一直在，符合设计要求。图 峰值检测电路仿真结果图 频率检测电路仿真结果结语本文基于 设计了交流电参量检测电路，所设计电路可以对电压有效值、电流有效值等参数进行实时测量，且能测量出输出电压的峰值以及频率。经测试，该电路性能稳定，测量精度较高，具有一定的实用价值。参考文献 陈晓斌，王向周，刘春华，等 交流电基本参量的同步采样检测技术及其实现 微计算机信息，（）：罗霄，李丹，徐仕凤，等交流瞬时值取样检测的设计与实现电子测试，（）：周润景，崔靖 电路系统设计与仿真教程北京：机械工业出版社，电力设备电工技术
