[发明专利]一种三相交流电量采集模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相交流电量采集模块，用于可配置IO模块系列，属于电网信息数据采集技术领域。

背景技术

由于模块要连接工业控制系统中的各种现场装置如：传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器等现场装置的开关量及模拟量的输入、输出信号，并把信号通过内部总线传送给主控制器。因此对于不同的场合就需要不同的IO模块来实现相应功能。

电量采集模块主要用于电网各种参数的采集，包括：三相电压、三相电流、频率、三相及总有功功率、三相及总无功功率、三相及总视在功率、三相及总功率因数、有功电能、无功电能、电压和电流的不平衡度、三相电压各次谐波及总畸变率、三相电流各次谐波及总畸变率等。用户通过这些参数可以对电网状况进行监测，以便实现相应的功能。

电量采集模块作为IO中的一个模块，对于硬件设计要求体积结构上非常紧凑，实现的功能和产品可靠性比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相交流电量采集模块，该模块可以将电压、电流信号经过信号处理及AD采样(频率采集不用经过AD采样)，采样后的数字量经过光耦隔离后进入主芯片，然后主芯片计算出各种参数，模块再通过和主控制模块通信就可以将各种数据传输出去。

为达到上述目的，本发明的解决技术方案是：本方案由硬件和软件两部分组成，硬件包括电源部分、主芯片、信息处理；软件包括主程序流程、子程序流程、中断程序。

所述的电源部分包括电源1和电源2，两个电源电路是隔离的，这样可以避免信号处理中的强电影响到主芯片等电路，确保产品的安全可靠。

所述的主芯片，主芯片采用32位ARM芯片LPC2132，性价比较高，带有SPI、IIC等常用的外设接口。对于需要掉电保持的数据通过其IIC口保存在一块eeprom中。

所述的信息处理，是整个硬件中最关键的一个部分，因为电路要在完成各种信号采集的同时，要确保信号的准确性、实时性、完整性和可靠性，而电路的结构又需要设计得尽量简洁巧妙以减少空间体积。这里分成三个部分：电压、电流以及频率的信号处理；模数转换电路；光耦隔离电路。

所述的软件包括主程序流程，子程序流程，中断程序。

本发明的有益效果：三相交流电量测量模块作为一个可配置IO中的交流模拟量的输入采集模块，为客户的选择带来方便。其次、测量的参数包括三相电压、三相电流、频率、三相及总有功功率、三相及总无功功率、三相及总视在功率、三相及总功率因数、有功电能、无功电能、电压和电流的不平衡度、三相电压各次谐波及总畸变率、三相电流各次谐波及总畸变率等。参数种类的和一般的三相电量表相比更加丰富，这样在许多应用场合就可以取代普通的电量表，方便用户的使用。而且本模块精度较高，基本参数可以达到0.2％，满足大多数场合的需求。

以下结合附图和实施例对本发明作比较详细地说明。

附图说明

图1为本发明的三相交流电量采集模块的电路原理框图；

图2为本发明的三相交流电量采集模块的电源原理框图；

图3为本发明的三相交流电量采集模块的主芯片原理图；

图4(图4A、图4B、图4C)为本发明的三相交流电量采集模块的信息处理部分的原理图；

图5为本发明的三相交流电量采集模块的软件主程序流程图：

图6为本发明的三相交流电量采集模块的软件子程序流程图；

图7(图7A、图7B、图7C、图7D)为本发明的软件中断程序流程图。

具体实施方式

参照图1，这是本发明的三相交流电量采集模块的电路原理框图。如图所示，三相交流电量采集模块包括电源部分、主芯片、信息处理。所述的信息处理包括电压、电流采集信号处理，频率采集信号处理，模数转换电路，光耦隔离电路。

参照图2，这是本发明的三相交流电量采集模块的电源的原理图。

如图所示，电源包括电源1和电源2；

电源1主要是使用三端稳压芯片U9将主控制器所提供的5V变为3.3V用于芯片供电。C35和C36两个电容用于储能作用来减少电源的波动。