本發(fā)明涉及交流電壓過零點檢測，具體涉及三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路及系統(tǒng)。

背景技術：

1、現(xiàn)有配網自動化控制設備中的頻率檢測分為軟件測頻和硬件測頻，硬件測頻中波形最后會被調整為方波，以進行檢測，在實際的波形處理中存在波形和方波不同步的情況?，F(xiàn)有的配網自動化控制設備在濾波的同時，改變了波形的相位，使得信號在時間上產生超前或者滯后，導致在處理方波信號時，處理的不是在此刻的交流信號，在諧波干擾較大的情況下存在方波不準，最終有用信號失真，導致頻率測量不準確。即輸入的電壓信號和輸出的方波不能保證實時同步翻轉，在信號的處理中改變了輸入信號的相位，同時，電壓過零點的翻轉電平，存在偏差，精度不高，翻轉時的角度過大，不是在過零點實時翻轉，沒有做到輸入和輸出信號在波形翻轉上的同步。

2、現(xiàn)有的交流電壓過零點檢測技術在諧波干擾大的情況下，濾波導致原始波形的相位發(fā)生變化，不能做到輸入信號和輸出波形的同步過零點翻轉，導致測頻和控制不夠精確。這是由于，電力行業(yè)目前大部分頻率的采集對諧波的處理不夠完善，電路比較單一，有采用光耦的方式，有采用單一的方波產生，有采用單一濾波的方式處理波形；濾波的同時沒有考慮到波形的相位變化，對波形的諧波處理的不好，在諧波干擾大的情況下，不能有效的處理有用波形，導致不同頻率的波形輸出，后端過零點翻轉不準確，最終的輸出波形和輸入波形不能同步翻轉。

3、有鑒于此，提出本申請。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路及系統(tǒng)，能至少部分的改善上述問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、一種三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其包括：三相降壓電路、電流型電壓互感器隔離電路、前端信號限幅保護電路、積分濾波翻轉電路、兩極濾波移相電路、以及方波滯回發(fā)生電路；

4、其中，所述三相降壓電路的輸入端與信號源電氣連接，所述三相降壓電路的輸出端與所述電流型電壓互感器隔離電路的輸入端電氣連接，所述電流型電壓互感器隔離電路的輸出端與所述前端信號限幅保護電路的輸入端電氣連接，所述前端信號限幅保護電路的輸出端與所述積分濾波翻轉電路的輸入端電氣連接，所述積分濾波翻轉電路的輸出端與所述兩極濾波移相電路的輸入端電氣連接，所述兩極濾波移相電路的輸出端與所述方波滯回發(fā)生電路的輸入端電氣連接，所述方波滯回發(fā)生電路的輸出端用于與外部的計算機cpu的中斷管腳連接；

5、所述三相降壓電路配置為，通過電阻對所述信號源輸入的正弦強電壓信號進行分壓，調節(jié)得到弱電壓信號；

6、所述電流型電壓互感器隔離電路配置為對所述三相降壓電路降壓后的電流信號進行隔離；

7、所述前端信號限幅保護電路配置為保護電路，防止大電壓破壞后端的電路；

8、所述積分濾波翻轉電路配置為對電流信號進行交流波形的正負半波翻轉；

9、所述兩極濾波移相電路配置為對翻轉后的波形信號進行兩次90度的移相；

10、所述方波滯回發(fā)生電路配置為輸出與兩次90度移相的波形信號相對應的方波信號。

11、本發(fā)明還提供了一種三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉系統(tǒng)，其包括信號源、計算機cpu以及如上所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，所述三相降壓電路的輸入端與所述信號源電氣連接，所述方波滯回發(fā)生電路的輸出端與所述計算機cpu的中斷管腳連接。

12、綜上所述，所述三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路通過設計特有的三相降壓電路、電流型電壓互感器隔離電路、前端信號限幅保護電路、積分濾波翻轉電路、兩極濾波移相電路、以及方波滯回發(fā)生電路，方波信號拉高處理，做到了輸入信號的有效帥選，完美的保留了有用信號，濾除了雜波信號，做到了輸入正弦波和輸出方波的同步過零點翻轉，通過對方波信號的監(jiān)測可以精確的計算頻率，達到精確的控制。通過實際測試，實現(xiàn)了輸入端電壓信號，輸出端方波的同步監(jiān)測，經過濾波翻轉，兩次濾波移相位，做到了輸入端信號和輸出端方波在信號處理上的實時同步，不存在相位上的誤差，前端輸入和后端輸出同步翻轉，真正的實現(xiàn)了在處理方波時就是對應的此刻的交流電壓信號，在交流電控制領域具有重要的意義。

技術特征：

1.一種三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其特征在于，包括：三相降壓電路、電流型電壓互感器隔離電路、前端信號限幅保護電路、積分濾波翻轉電路、兩極濾波移相電路、以及方波滯回發(fā)生電路；

2.根據權利要求1所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其特征在于，所述三相降壓電路包括第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻，其中，所述第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻與所述信號源的第一端、所述電流型電壓互感器隔離電路的第一端串聯(lián)，所述第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻與所述信號源的第二端、所述電流型電壓互感器隔離電路的第二端串聯(lián)，所述第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻與所述信號源的第三端、所述電流型電壓互感器隔離電路的第三端串聯(lián)，所述信號源的第一端與所述電流型電壓互感器隔離電路的第四端連接，所述信號源的第二端與所述電流型電壓互感器隔離電路的第五端連接，所述信號源的第三端與所述電流型電壓互感器隔離電路的第六端連接。

3.根據權利要求2所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其特征在于，所述電流型電壓互感器隔離電路包括第一互感器、第二互感器、第三互感器，所述第一互感器的第一端與所述第十二電阻連接，所述第一互感器的第二端與所述信號源的第三端連接，所述第二互感器的第一端與所述第十五電阻連接，所述第二互感器的第二端與所述信號源的第一端連接，所述第三互感器的第一端與所述第十八電阻連接，所述第三互感器的第二端與所述信號源的第二端連接，所述第一互感器、第二互感器、第三互感器與前端信號限幅保護電路連接，其中，所述第一互感器、第二互感器、第三互感器的型號為tr3121ch電流型電壓互感器。

4.根據權利要求1所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其特征在于，所述前端信號限幅保護電路包括第一開關管、第二開關管，所述第一開關管的負極、所述第二開關管的正極與所述電流型電壓互感器隔離電路的第七端連接，所述第一開關管的正極、所述第二開關管的負極與所述電流型電壓互感器隔離電路的第八端、所述積分濾波翻轉電路連接，所述第一開關管、第二開關管的型號為1n60開關二極管。

5.根據權利要求1所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其特征在于，所述積分濾波翻轉電路包括第一運算放大器、第一電阻、第一電容，其中，所述第一運算放大器的正極輸入端接地，所述第一運算放大器的負極輸入端與前端信號限幅保護電路連接，所述第一電阻與所述第一電容并聯(lián)，第一并聯(lián)端與所述第一運算放大器的負極輸入端連接，所述第一運算放大器的輸出端與第二并聯(lián)端、所述兩極濾波移相電路連接，所述第一運算放大器的型號為op4177ar運算放大器。

6.根據權利要求1所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其特征在于，所述兩極濾波移相電路包括第一級濾波移相90度電路、第二級濾波移相90度電路，所述第一級濾波移相90度電路的輸入端與所述積分濾波翻轉電路的輸出端連接，所述第一級濾波移相90度電路的輸出端與所述第二級濾波移相90度電路的輸入端連接，所述第二級濾波移相90度電路的輸出端與所述方波滯回發(fā)生電路的輸入端連接；

7.根據權利要求1所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其特征在于，所述方波滯回發(fā)生電路包括第三二極管、比較器，其中，所述第三二極管的負極與所述兩極濾波移相電路、所述比較器的負極輸入端連接，所述第三二極管的正極、所述比較器的正極輸入端接地，所述比較器的輸出端與外部的計算機cpu的中斷管腳連接，所述第三二極管的型號為1n60開關二極管，所述比較器的型號為lm339比較器。

8.根據權利要求7所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，其特征在于，所述方波滯回發(fā)生電路還包括3.3v上拉電路，所述比較器的輸出端與所述3.3v上拉電路連接，其中，所述3.3v上拉電路配置為確保輸出信號的穩(wěn)定。

9.一種三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉系統(tǒng)，其特征在于，包括信號源、計算機cpu以及如權利要求1至8任意一項所述的三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路，所述三相降壓電路的輸入端與所述信號源電氣連接，所述方波滯回發(fā)生電路的輸出端與所述計算機cpu的中斷管腳連接。

技術總結
本發(fā)明提供了三相交流電壓輸入和輸出信號實時同步過零翻轉電路及系統(tǒng)，涉及交流電壓過零點檢測技術領域，通過實際測試，實現(xiàn)了輸入端電壓信號，輸出端方波的同步監(jiān)測，經過濾波翻轉，兩次濾波移相位，做到了輸入端信號和輸出端方波在信號處理上的實時同步，不存在相位上的誤差，前端輸入和后端輸出同步翻轉，真正的實現(xiàn)了在處理方波時就是對應的此刻的交流電壓信號，在交流電控制領域具有重要的意義。

技術研發(fā)人員：陳淑武,李俊朋,舒兆港
受保護的技術使用者：廈門四信智慧電力科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10