一种三相中频电参数检测装置的制作方法

1.本实用新型属于中频电参数检测技术领域，具体涉及一种三相中频电参数检测装置。


背景技术：

2.三相中频电参数是商用工厂中频专用供电系统是否正常运行的重要考量数据，包括三相电压有效值、三相电流有效值、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数等。对专用供电系统进行有效的电参数检测和处理分析，是商用工厂正常运行的重要保障。
3.目前，对中频电参数进行检测与分析测试，主要是依靠功率分析仪。通过功率分析仪能够检测中频供电系统输出的电参数。
4.然而，目前使用的功率分析仪体积较大，不方便携带安装，只作为离线检测设备使用，不能满足当前检测与分析的需求。
5.基于以上两种情况，开发一种能检测与分析三相中频电参数的检测装置非常有必要。


技术实现要素：

6.本实用新型是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种三相中频电参数检测装置。
7.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
8.一种三相中频电参数检测装置，包括强电衰减网络单元、信号调理单元和数据处理单元，数据处理单元通过通信单元与人机交互单元实现通讯连接；所述强电衰减网络单元接收输入中频三相交流；所述强电衰减网络单元包括电压强电衰减网络电路和电流强电衰减网络电路，所述信号调理单元包括电压信号调理电路和电流信号调理电路，所述电压强电衰减网络电路与电压信号调理电路连接；电流强电衰减网络电路与电流信号调理电路连接；电压信号调理电路和电流信号调理电路分别与数据处理单元连接。
9.在上述技术方案中，所述电压信号调理电路还包括与其相连接的过零检测电路。
10.在上述技术方案中，所述电流信号调理电路包括r相电流信号调理电路、s相电流信号调理电路和t相电流信号调理电路。
11.在上述技术方案中，所述通信单元包括ⅰ号通信电路和ⅱ号通信电路。
12.在上述技术方案中，所述ⅰ号通信电路为rs485通信电路，所述ⅱ号通信电路为rs232通信电路。
13.在上述技术方案中，所述人机交互单元包括lcd高清液晶触摸屏人机交互系统和工业触摸屏组态人机交互系统；所述lcd液晶触摸屏人机交互系统包括lcd液晶屏u8和处理器u9；处理器u9通过ⅰ号通信电路与数据处理单元进行人机交互通信；所述工业触摸屏组态人机交互系统包括工业组态触摸屏，所述工业组态触摸屏通过ⅱ号通信电路与数据处理单元进行人机交互通信。
14.本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型提供了一种三相中频电参数检测装置，能够检测中频专用供电系统输出三相中频交流电每相的电压有效值、电流有效值、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数等电参数，以及三相中频交流电总的视在功率、有功功率、无功功率、功率因数等电参数。检测并分析后的电参数通过lcd液晶屏高清人机交互系统和工业触摸屏组态人机交互系统显示出来。
附图说明
16.图1是本实用新型的结构示意图；
17.图2是本实用新型电压强电衰减网络单元的电路图；
18.图3是本实用新型电流强电衰减网络单元的电路图；
19.图4是本实用新型电压信号调理电路的电路图；
20.图5是本实用新型电流信号调理电路的电路图；
21.图6是本实用新型过零检测电路的电路图；
22.图7是本实用新型lcd液晶触摸屏人机交互系统的电路图。
23.其中：
24.1强电衰减网络单元
25.11电压强电衰减网络电路12电流强电衰减网络电路
26.2信号调理单元
27.21电压信号调理电路22电流信号调理电路
28.23过零检测电路
29.3数据处理单元
30.4通信单元
31.41ⅰ号通信电路42ⅱ号通信电路
32.5人机交互单元
33.51lcd液晶触摸屏人机交互系统
34.52工业触摸屏组态人机交互系统。
35.对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型三相中频电参数检测装置的技术方案。
37.如图1所示，一种三相中频电参数检测装置，包括依次连接的强电衰减网络单元1、信号调理单元2和数据处理单元3，数据处理单元3通过通信单元4与人机交互单元5实现通讯连接；所述强电衰减网络单元1接收输入中频三相交流；
38.所述强电衰减网络单元1包括电压强电衰减网络电路11和电流强电衰减网络电路12，所述信号调理单元2包括电压信号调理电路21和电流信号调理电路22，所述电压信号调理电路还包括与其相连接的过零检测电路23；电压强电衰减网络电路11与电压信号调理电
路21连接；电流强电衰减网络电路12与电流信号调理电路22连接；所述电流信号调理电路（22）包括r相电流信号调理电路、s相电流信号调理电路和t相电流信号调理电路。
39.所述数据处理单元3采用常规dps处理芯片，本实施例采用型号为tms320f2812的dps处理芯片。
40.所述通信单元包括ⅰ号通信电路41和ⅱ号通信电路42，所述ⅰ号通信电路41为rs485通信电路，所述ⅱ号通信电路42为rs232通信电路。
41.所述人机交互单元5包括lcd高清液晶触摸屏人机交互系统51和工业触摸屏组态人机交互系统52。所述lcd液晶触摸屏人机交互系统（51）包括lcd液晶屏u8和处理器u9；处理器u9通过ⅰ号通信电路（41）与数据处理单元3进行人机交互通信。所述工业触摸屏组态人机交互系统52包括工业组态触摸屏，所述工业组态触摸屏通过ⅱ号通信电路42与数据处理单元3进行人机交互通信。所述工业组态触摸屏为常规市售产品。
42.如图2所示，所述电压强电衰减网络电路11包括电压输入接口p1、p2、p3，电阻r1~r39、防雷管gas1~gas7、电容c1。
43.具体的电路连接为：电压输入接口p1的1号引脚与电阻r5的一端相连接，并与r25的一端相连接，并与防雷管gas1的1号引脚相连接，并与防雷管gas4的1号引脚相连接；电阻r5的另一端与电阻r6的一端相连接，电阻r6的另一端与r7的一端相连接，电阻r7的另一端与电阻r8的一端相连接，电阻r8的另一端与电压信号调理电路的r47相连接；电阻r25的另一端与电阻r26的一端相连接，电阻r26的另一端与电阻r27的一端相连接，电阻r27的另一端与电阻r28的一端相连接，电阻r28的另一端与电阻r29的一端相连接，电阻r29的另一端通过电容c1与电压输入接口p3的3号引脚相连接；防雷管gas1的2号引脚与防雷管gas7的1号引脚相连接，并与电压输入接口p3的1号引脚相连接，防雷管gsa7的1号引脚与电压输入接口p3的1号引脚相连接，并与防雷管gsa3的2号引脚相连接；防雷管gas4的2号引脚连接防雷管gas7的2号引脚
44.电压输入接口p1的3号引脚与电阻r13的一端相连接，并与r30的一端相连接，并与防雷管gas2的1号引脚相连接，并与防雷管gas5的1号引脚相连接；电阻r13的另一端与电阻r14的一端相连接，电阻r14的另一端与r15的一端相连接，电阻r15的另一端与电阻r16的一端相连接，电阻r16的另一端与电压信号调理电路的r59相连接；电阻r30的另一端与电阻r31的一端相连接，电阻r31的另一端与电阻r32的一端相连接，电阻r32的另一端与电阻r33的一端相连接，电阻r33的另一端与电阻r34的一端相连接，电阻r34的另一端通过电容c1与电压输入接口p3的3号引脚相连接；防雷管gas2的2号引脚与防雷管gas7的1号引脚相连接，并与电压输入接口p3的1号引脚相连接，防雷管gsa7的2号引脚与电压输入接口p3的1号引脚相连接；防雷管gas5的2号引脚连接防雷管gas7的2号引脚，并与电压输入接口p3的1号引脚相连接。
45.电压输入接口p1的5号引脚与电阻r21的一端相连接，并与r35的一端相连接，并与防雷管gas3的1号引脚相连接，并与防雷管gas6的1号引脚相连接；电阻r21的另一端与电阻r22的一端相连接，电阻r22的另一端与r23的一端相连接，电阻r23的另一端与电阻r24的一端相连接，电阻r24的另一端与电压信号调理电路的r67相连接；电阻r35的另一端与电阻r36的一端相连接，电阻r36的另一端与电阻r37的一端相连接，电阻r37的另一端与电阻r38的一端相连接，电阻r38的另一端与电阻r39的一端相连接，电阻r39的另一端通过电容c1与
电压输入接口p3的1号引脚相连接；防雷管gas3的2号引脚与防雷管gas7的1号引脚相连接，并与输入接口p3的1号引脚相连接，防雷管gsa7的2号引脚与电压输入接口p3的1号引脚相连接；防雷管gas6的2号引脚连接防雷管gas7的2号引脚，并与电压输入接口p3的1号引脚相连接。
46.电压输入接口p3的1号引脚同时与电阻r1、电阻r9、电阻r17、电阻r29、电阻r34、电阻r39的一端相连接，并同时与电容c1的一端相连，并同时与防雷管gas1、防雷管gas2、防雷管gas3的2脚相连，并同时与防雷管gas7的1号引脚相连。
47.如图3所示，所述电流强电衰减网络12包括电流输入接口p4，电阻r40~r45、防雷管gas1-gas7、电容c2~c4、二极管tvs1~ tvs3和电流互感器ct1~ ct3。
48.具体的电路连接为：
49.电流输入接口p4的1号引脚与电流互感器ct1的4号引脚相连接，电流输入接口p4的2号引脚与电流互感器ct1的3号引脚相连接，电流互感器ct1的1号引脚同时与电阻r40、电阻r41、电容c2的一端相连接，并与二极管tvs1的1号引脚相连接，并与电流信号调理电路的电阻r75相连接；电流互感器ct1的2号引脚同时与电阻r40、电阻r41、电容c2的另一端相连接，并与二极管tvs1的2号引脚相连接，并与电流信号调理电路的电阻r71相连接；
50.电流输入接口p4的3号引脚与电流互感器ct2的4号引脚相连接，电流输入接口p4的4号引脚与电流互感器ct2的3号引脚相连接，电流互感器ct2的1号引脚同时与电阻r42、电阻r43、电容c3的一端相连接，并与二极管tvs2的1号引脚相连接，并与电流信号调理电路的电阻r83相连接。电流互感器ct2的2号引脚同时与电阻r42、电阻r43、电容c3的另一端相连接，并与二极管tvs2的2号引脚相连接，并与电流信号调理电路的电阻r79相连接。
51.电流输入接口p4的5号引脚与电流互感器ct3的4号引脚相连接，电流输入接口p4的6号引脚与电流互感器ct3的3号引脚相连接，电流互感器ct3的1脚同时与电阻r44、电阻r45、电容c4的一端相连接，并与二极管tvs3的1号引脚相连接，并与电流信号调理电路的电阻r91相连接。电流互感器ct3的2号引脚同时与电阻r44、电阻r45、电容c4的另一端相连接，并与二极管tvs3的2号引脚相连接，并与电流信号调理电路的电阻r87相连接。
52.所述信号调理单元2包括电压信号调理电路21和电流信号调理电路22，所述电压信号调理电路还包括过零检测电路23。
53.如图4所示，所述电压信号调理电路21包括电阻r46~r69、电容c5~c18、运算放大器芯片u1~u2和三极管d1~d3。
54.所述电压信号调理电路21具体的电路连接为：
55.电阻r47的一端与电压衰减网络的电阻r4相连接，电阻r47的另一端同时与电阻r46、电容c5的一端相连接，并与运算放大器芯片u1的9号引脚相连接，电阻r46、电容c5的另一端同时与电阻r50的一端相连接，并与运算放大器芯片u1的8号引脚相连接，电阻r50的另一端与电阻r52的一端相连接，并与运算放大器芯片u1的12号引脚相连接；电阻r52的另一端通过电容c8接gnd，并与电源+3.3v相连接；运算放大器芯片u1的13号引脚与电阻r49的一端相连接，并与r48的一端相连接，电阻r48的另一端与运算放大器芯片u1的14号引脚相连接，电阻r49的另一端与电容c6的一端相连接，并与三极管d1的3号引脚相连接，并与dps处理芯片的相连接；电容c6的另一端接gnd，并与三极管d1的1号引脚相连接；电阻r51的一端与电压衰减网络电阻r8的一端相连接，电阻r51的另一端同时与电阻r53、电容c7的一端相
连接，并与运算放大器芯片u1的10号引脚相连接，电阻r53的另一端与电容c7的另一端相连接，并接gnd。
56.电压信号调理电路电阻r55的一端与电压衰减网络的电阻r12相连接，电阻r55的另一端同时与电阻r54、电容c9的一端相连接，并与运算放大器芯片u1的6号引脚相连接，电阻r54、电容c9的另一端同时与电阻r58的一端相连接，并与运算放大器芯片u1的7号引脚相连接，电阻r58的另一端与电阻r60的一端相连接，并与运算放大器芯片u1的3号引脚相连接。电阻r60的另一端通过电容c14接gnd，并与电源+3.3v相连接。运算放大器芯片u1的2号引脚与电阻r57的一端相连接，并与r56的一端相连接，电阻r56的另一端与运算放大器芯片u1的1号引脚相连接，电阻r57的另一端与电容c11的一端相连接，并与三极管d2的3号引脚相连接，并与dps处理芯片的相连接；电容c11的另一端接gnd，并与三极管d2的1号引脚相连接；电阻r59的一端与电压衰减网络电阻r16的一端相连接，电阻r59的另一端同时与电阻r61、电容c13的一端相连接，并与运算放大器芯片u1的5号引脚相连接，电阻r61的另一端与电容c13的另一端相连接，并接gnd。
57.电压信号调理电路电阻r63的一端与电压衰减网络的电阻r20相连接，电阻r63的另一端同时与电阻r62、电容c15的一端相连接，并与运算放大器芯片u2的9号引脚相连接，电阻r62、电容c15的另一端同时与电阻r66的一端相连接，并与运算放大器芯片u2的8号引脚相连接，并与过零检测电路电阻r100的一端相连接；电阻r66的另一端与电阻r68的一端相连接，并与运算放大器芯片u2的12号引脚相连接。电阻r68的另一端通过电容c18接gnd，并与电源+3.3v相连接。运算放大器芯片u2的13号引脚与电阻r65的一端相连接，并与r64的一端相连接，电阻r64的另一端与运算放大器芯片u2的14号引脚相连接，电阻r65的另一端与电容c16的一端相连接，并与三极管d3的3号引脚相连接，并与dps处理芯片的相连接；电容c16的另一端接gnd，并与三极管d3的1号引脚相连接；电阻r67的一端与电压衰减网络电阻r24的一端相连接，电阻r67的另一端同时与电阻r69、电容c17的一端相连接，并与运算放大器芯片u2的10号引脚相连接，电阻r69的另一端与电容c17的另一端相连接，并接gnd。
58.如图6所示，所述过零检测电路23包括r100~r104，电容c50~c56，功率放大器芯片u10和二极管d10。
59.过零检测电路r100的一端与电压信号调理电路功率放大器u2的8号引脚相连接，电阻r100的另一端与运算放大器u10的4号引脚相连接，并通过电容c50接gnd，运算放大器的5号引脚同时与电容c51，电阻r101，电阻r102的一端相连接，电阻r101和电容c51的另一端接gnd，运算放大器u10得3号引脚同时与电容c52，电容c53，+15v电源相连接，电容c52，电容c53的另一端与gnd相连接；运算放大器u10的12 号引脚同时与电容c54，电容c55，-15v电源相连接，运算放大器u10的2号引脚同时与电阻r102，电阻r103，电阻r104的一端相连接，电阻r103的另一端接+3.3v电源，电阻r104的另一端同时与电容c56、二极管d10的一端相连接，并与dps处理芯片的相连接，电容c56、二极管d10的另一端接gnd。
60.如图5所示，所述电流信号调理电路22包括电容c19~c37，肖特基二极管d4~d6，电阻r70~r93和运算放大器u3、u4，且电流信号调理电路22包括r相电流信号调理电路、s相电流信号调理电路和t相电流信号调理电路。
61.r相电流信号调理电路电阻r71的一端接电流衰减网络电路12的电流互感器ct1的2号引脚，电阻r71的另一端同时接电容c19、电阻r70的一端，并接运算放大器u3的6号引脚，
电容c19、电阻r70的另一端接电阻r74的一端，并接运算放大器u3的7号引脚，电阻r74的另一端接电阻r76，电容c23的另一端，并接运算放大器u3的3号引脚，电阻r76的另一端接+3.3v电源，并接电容c25的一端，电容c25的另一端接电容c23的另一端，并接gnd，运算放大器u3的4号引脚接+15v电源，并接电容c20的一端，电容c20的另一端接gnd，运算放大器u3的11号引脚接-15v电源，并接电容c22的一端，电容c22的另一端接gnd，运算放大器u3的2号引脚同时接电阻r72，电阻r73的一端，电阻r72的另一端接运算放大器u3的1号引脚，电阻r73的另一端同时接电容c21，双向二极管d4的3号引脚，并接lcd高清液晶触摸屏人机交互系统51的处理器u9的39号引脚，电容c21的另一端接双向二极管的1号引脚，并接gnd，双向二极管的2号引脚接+3.3v电源；r相电流信号调理电路电阻r75的一端接电流衰减网络电路12的电流互感器ct1的1号引脚，电阻r75的另一端接电阻r77、电容c24，并接运算放大器u3的5号引脚，电阻r77、电容c24的另一端接gnd。
62.s相电流信号调理电路电阻r79的一端接电流衰减网络电路12的电流互感器ct2的2号引脚，电阻r79的另一端同时接电容c26、电阻r78的一端，并接运算放大器u4的6号引脚，电容c26、电阻r78的另一端接电阻r82的一端，并接运算放大器u4的7号引脚，电阻r82的另一端接电阻r84，电容c30的另一端，并接运算放大器u4的3号引脚，电阻r84的另一端接+3.3v电源，并接电容c32的一端，电容c32的另一端接电容c30的另一端，并接gnd，运算放大器的u4的4号引脚接+15v电源，并接电容c27的一端，电容c27的另一端接gnd，运算放大器u4的11号引脚接-15v电源，并接电容c29的一端，电容c29的另一端接gnd，运算放大器u4的2号引脚同时接电阻r80，电阻r81的一端，电阻r80的另一端接运算放大器u4的1号引脚，电阻r81的另一端同时接电容c28，双向二极管d5的3号引脚，并接lcd高清液晶触摸屏人机交互系统51的处理器u9的38号引脚，电容c28的另一端接双向二极管d6的1号引脚，并接gnd，双向二极管的2号引脚接+3.3v电源；s相电流信号调理电路电阻r83的一端接电流衰减网络电路12的电流互感器ct2的1号引脚，电阻r83的另一端同时接电容c31、电阻r85的一端，并接运算放大器u4的5号引脚，电容c31、电阻r85的另一端接gnd。
63.t相电流信号调理电路电阻r87的一端接电流衰减网络电路12的电流互感器ct3的2号引脚，电阻r87的另一端同时接电容c33、电阻r86的一端，并接运算放大器u3的9号引脚，电容c33、电阻r86的另一端接电阻r90的一端，并接运算放大器u3的8号引脚，电阻r90的另一端接电阻r92，电容c35的另一端，并接运算放大器u3的12号引脚，电阻r92的另一端接+3.3v电源，并接电容c35的一端，电容c37的另一端接电容c35的另一端，并接gnd，运算放大器u3的13号引脚同时接电阻r88，电阻r89的一端，电阻r88的另一端接运算放大器u3的14号引脚，电阻r89的另一端同时接电容c34，双向二极管d6的3号引脚，并接lcd高清液晶触摸屏人机交互系统51的处理器u9的37号引脚，电容c34的另一端接双向二极管d6的1号引脚，并接gnd，双向二极管的2号引脚接+3.3v电源；t相电流信号调理电路电阻r91的一端接电流衰减网络电路12的电流互感器ct3的1号引脚，电阻r91的另一端同时接电容c36、电阻r93的一端，并接运算放大器u3的10号引脚，电容c36、电阻r93的另一端接gnd。
64.所述人机交互单元5包括lcd液晶触摸屏人机交互系统51和工业触摸屏组态人机交互系统52。
65.所述lcd液晶触摸屏人机交互系统51包括lcd液晶屏u8和处理器u9；处理器u9通过ⅰ号通信电路41与数据处理单元3进行人机交互通信。
66.lcd液晶触摸屏人机交互系统51的具体电路连接如图7所示，lcd液晶屏u8的1号引脚接gnd，lcd液晶屏u8的2号引脚接+3.3v电源，lcd液晶屏u8的3号引脚接处理器u9的3号引脚，lcd液晶屏u8的4号引脚接处理器u9的137号引脚，lcd液晶屏u8的5号引脚接处理器u9的149号引脚，lcd液晶屏u8的6号引脚接处理器u9的145号引脚，lcd液晶屏u8的7号引脚接处理器u9的151号引脚，lcd液晶屏u8的8号引脚接处理器u9的80号引脚，lcd液晶屏u8的9号引脚接处理器u9的136号引脚，lcd液晶屏u8的10号引脚接处理器u9的135号引脚，lcd液晶屏u8的11号引脚接处理器u9的134号引脚，lcd液晶屏u8的12号引脚接处理器u9的133号引脚，lcd液晶屏u8的13号引脚接处理器u9的132号引脚，lcd液晶屏u8的14号引脚接处理器u9的131号引脚，lcd液晶屏u8的15号引脚接处理器u9的130号引脚，lcd液晶屏u8的16号引脚接处理器u9的129号引脚，lcd液晶屏u8的17号引脚接处理器u9的128号引脚，lcd液晶屏u8的18号引脚接处理器u9的127号引脚，lcd液晶屏u8的19号引脚接处理器u9的124号引脚，lcd液晶屏u8的20号引脚接处理器u9的123号引脚，lcd液晶屏u8的21号引脚接处理器u9的122号引脚，lcd液晶屏u8的22号引脚接处理器u9的119号引脚，lcd液晶屏u8的23号引脚接处理器u9的116号引脚，lcd液晶屏u8的24号引脚接处理器u9的115号引脚，lcd液晶屏u8的23号引脚接处理器u9的116号引脚，lcd液晶屏u8的24号引脚接处理器u9的115号引脚，lcd液晶屏u8的25号引脚接处理器u9的25号引脚，lcd液晶屏u8的26号引脚接处理器u9的142号引脚，处理器u9的2号引脚接+3.3v电源，处理器u9的1号引脚接gnd。
67.所述工业触摸屏组态人机交互系统52包括工业组态触摸屏，所述工业组态触摸屏通过ⅱ号通信电路42与数据处理单元3进行人机交互通信。所述工业组态触摸屏为常规市售产品。
68.本实用新型实现对中频专用供电系统三相中频电参数的检测与分析，具有较高的检测精度，三相中频电参数检测与分析结果精确有效，可应用于中频供电系统、整流器、逆变器、无功功率动态补偿、电机能耗分析、照明、动力系统和其它功率转化等行业。
69.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
70.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
71.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。