[发明专利]用于谐波检测的频率跟随数据采集电路

说明书

技术领域

本发明涉及谐波检测领域，尤其涉及一种用于谐波检测的频率跟随数据采集电路。具体地说，针对电能计量系统进行谐波检测，混有谐波分量且频率偏移的输入信号不够准确的情况，采用频率跟随技术实现谐波检测输入数据的准确采集。

背景技术

在电网中，随着变频设备和非线性设备的不断增多，电压并不是单一的频率，混有越来越多的高频成分，这些高频分量对电网中的其他设备会造成严重的影响，当高频成分达到一定程度时，有可能出现严重的危害，因此，对电网中产生高频成分的控制越来越重要，那么测量电网中谐波成分也相应的受到重视。

电网中的电压在产生过程中会或多或少的产生偏差，并不是一直都是理想的50Hz，会在50Hz附近波动，可能实际电网中的电压基波频率为49～51Hz，那么数据采集就会出现困难，或是采集到的数据不能准确反映实际情况，在后续计算过程中会造成比较大的误差。

在现有的电能测量系统中，对谐波的测量总是存在误差，造成误差的原因有很多，最重要的一个误差原因就是在谐波检测时输入的原始采集数据不够准确，这样不管后面的计算怎么精确，都会存在较大误差，因此，提出一种提高输入采集数据准确性的方法就显得至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于谐波检测的频率跟随数据采集电路，实现对频率变化的谐波检测输入数据的准确采集，从而方便后续的谐波检测计算。

实现上述目的的技术方案是：

一种用于谐波检测的频率跟随数据采集电路，采集模拟信号，包括依次连接的过采样调制器、第一梳状滤波器、第一高通滤波器、频率计算电路、分频器、第二梳状滤波器以及第二高通滤波器，所述过采样调制器连接所述第二梳状滤波器，其中：

过采样调制器，接收所述模拟信号并将其量化，转换为脉冲密度调制信号，分别输出给所述第一梳状滤波器和第二梳状滤波器；

第一梳状滤波器，根据固定的过采样率对接收的所述脉冲密度调制信号进行积分，得到第一数字码，输出给所述第一高通滤波器；

第一高通滤波器，滤除所述第一数字码中的直流分量，将滤波后的第一数字码输出给所述频率计算电路；

频率计算电路，计算滤波后的第一数字码的频率，将该频率输出给所述分频器；

分频器，根据所述频率得到相应的分频数，对系统时钟进行分频，得到过采样时钟，并将该过采样时钟输出给所述第二梳状滤波器；

第二梳状滤波器，根据所述过采样时钟，对所述脉冲密度调制信号进行积分，得到第二数字码，输出给所述第二高通滤波器；

第二高通滤波器，滤除所述第二数字码中的直流分量，输出滤波后的第二数字码。

上述的用于谐波检测的频率跟随数据采集电路，其中，所述频率计算电路包括连接所述第一高通滤波器和分频器的计数器，以及连接所述第一高通滤波器和计数器的过零检测电路，其中：

过零检测电路，对滤波后的第一数字码进行过零点检测，产生过零控制信号给所述计数器；

计数器，结合系统时钟对滤波后的第一数字码进行计数，在接收到所述过零控制信号时输出计数器的值，并将计数器清零。

上述的用于谐波检测的频率跟随数据采集电路，其中，所述第一数字码和第二数字码均采用二进制补码。

上述的用于谐波检测的频率跟随数据采集电路，其中，所述脉冲密度调制信号为PDM码。

上述的用于谐波检测的频率跟随数据采集电路，其中，所述频率跟随数据采集电路还包括一连接在所述过采样调制器和第二梳状滤波器之间的延时电路。

本发明的有益效果是：电能计量系统（尤其全电子式电能表）进行谐波检测，本发明针对混有谐波分量且频率偏移的输入信号，采用频率跟随技术，即根据输入信号基波频率改变AD（模/数）转换过程中过采样率，使AD转换输出数据在基波信号一个周期内数据个数一样，实现对频率变化的输入信号的准确采集。同时，本发明抗噪性强，精确度高。

附图说明

图1是本发明的用于谐波检测的频率跟随数据采集电路的结构示意图；

图2是本发明中频率计算电路的结构示意图；

图3是本发明中分频器的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。