[发明专利]一种高精度频率测量电路

说明书

本发明公开了一种高精度频率测量电路，包括信号抬升变换电路、幅值比较电路、方波整形电路；两路交流电压信号通过信号抬升变换电路变换到0～VCC以内，变换后的交流电压信号经过幅值比较电路整形得到方波信号，滤除线路上的谐波信号，再经过方波整形电路将方波信号中的杂波滤除，最终得到精准的频率信号波形。本发明采集两路交流电压信号的频率，经过一系列信号变换、滤波电路，能够更好的滤除线路上引入的干扰，更精准、更快速的跟踪频率变化，从而保证测量精度。

技术领域

本发明属于配电自动化技术，具体涉及一种高精度频率测量电路。

背景技术

配网行业中要求配电自动化终端能够实时采集电力系统线路上电压、电流运行的频率，误差不大于±0.02Hz。目前，国内外广泛采用的是对实时采集的信号进行软件算法处理，既耗费CPU资源又无法保证太高的精度；现有的硬件测频自身处理速度慢，不便于自动控制，方案成本高，尤其是容易受到线路电压、电流信号过零点时上下振荡干扰的影响，导致最终无法保证测量精度。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种能够滤除线路上的干扰，提高测量精度的高精度频率测量电路。

技术方案：本发明的高精度频率测量电路，包括信号抬升变换电路、幅值比较电路、方波整形电路；两路交流电压信号通过信号抬升变换电路变换到0～VCC以内，变换后的交流电压信号经过幅值比较电路整形得到方波信号，并且滤除线路上的谐波信号，再经过方波整形电路将方波信号中的杂波滤除，最终得到精准的频率信号波形。

所述信号抬升变换电路包括第一电容C1、第三电容C3，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4，第一运算放大器U1、第二运算放大器U4；所述第一电容C1串联第一电阻R1后与第一运算放大器U1的反相端连接，第二电阻R2的一端与第一运算放大器U1的反相端连接，第二电阻R2的另一端与第一运算放大器U1的输出端连接；所述第三电容C3串联第三电阻R3后与第二运算放大器U4的反相端连接，第四电阻R4的一端与第二运算放大器U4的反相端连接，第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U4的输出端连接；第一运算放大器U1的同相端与第二运算放大器U4的同相端连接之后接入参考电压。

所述幅值比较电路包括第一比较器U2、第二比较器U5、第二电容C2、第四电容C4；所述第一比较器U2的同相端与第一运算放大器U1的输出端连接，第二电容C2的一端与第一比较器U2的输出端连接，第二电容C2的另一端接地；所述第二比较器U5的同相端与第二运算放大器U4的输出端连接，第四电容C4的一端与第二比较器U5的输出端连接，第四电容C4的另一端接地；第一比较器U2的反相端与第二比较器U5的反相端连接之后接入参考电压。

所述方波整形电路包括第一单稳态触发器U3、第二单稳态触发器U6；第一单稳态触发器U3的输入端与第一比较器U2的输出端连接，第一单稳态触发器U3的输出端输出频率；第二单稳态触发器U6的输入端与第二比较器U5的输出端连接，第二单稳态触发器U6的输出端输出频率。

所述幅值比较电路通过在输出端并联电容对谐波信号进行滤除，从而提高测量精度。

所述方波整形电路采用单稳态触发器滤除方波信号中的杂波，单稳态触发器能够进一步滤除前级幅值比较电路输出的方波脉冲，保证精度更高。

所述第一电容C1、第三电容C3容值均为10μF/25V，第一电容C1、第三电容C3型号均为0805X106K250CT；第一运算放大器U1、第二运算放大器U4的型号均为LMV358IDR，电容用于通交流隔直流，保证运算放大器输出信号以VREF为基准上下变化，保证对原始交流电压信号较宽范围的频率测量。

所述第一比较器U2、第二比较器U5型号均为LMV358IDR；第二电容C2、第四电容C4容值均为100nF/50V。

所述第一单稳态触发器U3、第二单稳态触发器U6型号均为74HC123D。