CN103941069A - 一种交流电流采样过程中直流偏置电压去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交流电机，尤其涉及交流电流采样过程中直流偏置电压。一种交流电流采样过程中直流偏置电压去除方法，它包括：把交流电流送入模拟电路处理模块，经电流传感器以及偏置电压电路，把交流电流转化成叠加了直流偏置电压的交流电压信号；叠加了直流偏置电压的交流电压信号经微处理器模块中的模数转换器，把叠加了直流偏置电压的交流电压信号转换成带直流偏置的离散交流信号；带直流偏置的离散交流信号经过由减法器、积分器以及比例放大器组成的闭环***，最后得到表征当前由直流偏置电压大小的直流离散信号以及表征交流电流大小及频率的交流离散信号，从而实现交流电流采样过程中直流偏置电压的去除。通过本发明能得到的直流离散分量。

Description

一种交流电流采样过程中直流偏置电压去除方法

技术领域

本发明涉及交流电机，尤其涉及交流电流采样过程中直流偏置电压。

背景技术

通常情况下，交流电流的采样是通过交流电流传感器把电流信号转换成交流电压信号由微处理器进行采样，而微处理器通常情况下只能采样正电压信号，所以交流电流信号在转化成交流电压信号的过程中加上了一个直流偏置电压，使得交流电压信号始终为正电压信号（此交流电压信号包括表征交流电流大小以及频率的交流连续分量以及由直流偏置电压带来的直流连续分量，特别地，当交流电流为0时，交流电压信号显示为直流电压信号，即直流偏置电压信号）。从而微控制器可以正常采样交流电压信号。

微处理器采样交流电压信号得到的交流离散信号包括表征交流电流大小以及频率的交流离散分量以及由直流偏置电压带来的直流离散分量，而在实际应用过程中直流离散分量是一种无用的信号，所以我们要找出上述直流离散分量的大小，然后在采样处理过程中把它去除，得到真正的表征交流电流大小和频率的交流离散分量。

通常情况下直流偏置（直流离散分量）的去除方法是：假设由直流偏置电压带来的直流离散分量是一个固定值。在交流电流信号为0时（此时交流电压信号显示为直流电压信号，即直流偏置电压信号），微处理器采样并记录下当前的采样值，此值即作为直流偏置电压带来的直流离散分量，然后在之后的采样过程中减去上诉采样值，即得到表征交流电流大小和频率的交流离散分量。但实际情况是直流偏置电压带来的直流离散分量是并不是一个固定值，而是有一定的变化范围。例如：直流偏置电压一般是由稳压装置提供，但是随着稳压装置工作温度的升高和降低，直流偏置电压也会在一定的范围内波动，同一型号不同批次的稳压装置也存在一致性的问题，所以此方法不利于提高产品的性能，在通用性上也不是很理想。而且此方法只能在交流电流信号为0的时候才能得到表征直流偏置电压大小的直流离散分量，如果此时采样信号受到外界干扰，那么得到的直流离散分量就是一个完全错误的值。

 

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种交流电流采样过程中直流偏置电压去除装置。通过本发明能得到的直流离散分量。

    为了解决上述技术问题，一种交流电流采样过程中直流偏置电压去除方法，它包括：

    模拟电路处理模块，该模块主要包括电流传感器以及偏置电压电路；和

    微处理器处理模块，微处理器主要包括模数转换器、减法器、积分器以及比例放大器，减法器、积分器以及比例放大器组成闭环***；

并包括下列步骤：

步骤一，把交流电流送入模拟电路处理模块，经电流传感器以及偏置电压电路，把交流电流转化成叠加了直流偏置电压的交流电压信号；

步骤二，叠加了直流偏置电压的交流电压信号经微处理器模块中的模数转换器，把叠加了直流偏置电压的交流电压信号转换成带直流偏置的离散交流信号；

步骤三，带直流偏置的离散交流信号经过由减法器、积分器以及比例放大器组成的闭环***，最后得到表征当前由直流偏置电压大小的直流离散信号以及表征交流电流大小及频率的交流离散信号，从而实现交流电流采样过程中直流偏置电压的去除。

本发明区别于上述传统方法为把直流偏置电压带来的直流离散分量看成一个变化的量来处理，通过微处理器闭环计算的方法实时计算出当前由直流偏置电压带来的直流离散分量的大小从而得到表征交流电流大小以及频率的交流离散分量。由于是闭环计算，此方法提高了直流离散分量的计算精度，从而提高了电流采样精度；由于是实时计算，此方法能够在工作环境变化的情况下实时的计算出表征当前直流偏置电压大小的直流离散分量并将之去除，同时提高了电流采样的抗干扰能力；此方法通用性好，易实现。

本发明的关键在于实时准确的计算出由直流偏置电压带来的直流离散分量大小，然后在之后的采样过程中减去上述直流离散分量，即得到表征交流电流大小和频率的交流离散分量，此方法相对于传统的方法有以下优点：第一，由于是微处理器实时闭环计算，此方法提高了直流离散分量的计算精度，从而提高了电流采样精度。第二，由于是微处理器闭环计算，直流离散分量的计算不易受到外界的干扰。第三，此方法能够在工作环境变化的情况下实时的计算出当前直流离散分量大小，提高电流采样精度。第四，通用性好，易实现。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明的功能模块示意图。

具体实施方式

如图1所示，图中1为模拟信号处理模块、2为微处理器处理模块、 3为电流传感器以及偏置电压电路、 4为减法器、 5为积分器、6为比例放大器、 7为 模数转换模块； a 为交流电流、 b 是叠加了直流偏置电压的交流电压信号、 c 是带直流偏置的离散交流信号、 d 是表征当前由直流偏置电压大小的直流离散信号、e 是表征交流电流大小以及频率的交流离散信号。

本发明一种交流电流采样过程中直流偏置电压去除方法，该方法需要两个主要的功能模块，第一，模拟电路处理模块，该模块主要包括电流传感器以及偏置电压电路，把交流电流转化成叠加了直流偏置电压的交流电压信号。第二，微处理器处理模块，微处理器主要包括模数转换器、减法器、积分器以及比例放大器，其中模数转换器把模拟电路处理模块送过来的叠加了直流偏置电压的交流电压信号转换成带直流偏置的离散交流信号，减法器、积分器以及比例放大器组成闭环***，能够对带直流偏置的离散交流信号进行实时处理并计算出表征当前由直流偏置电压大小的直流离散分量以及表征交流电流大小及频率的交流离散分量。

实施该方法的具体步骤为：

步骤一，把交流电流送入模拟电路处理模块，经电流传感器以及偏置电压电路，把交流电流转化成叠加了直流偏置电压的交流电压信号。

步骤二，叠加了直流偏置电压的交流电压信号经微处理器模块中的模数转换器，把叠加了 直流偏置电压的交流电压信号转换成带直流偏置的离散交流信号。

步骤三，选取合适的比例放大器，比例放大器的放大倍数取值较小，例如1/65536。

步骤四，带直流偏置的离散交流信号经过由减法器、积分器以及比例放大器组成闭环***，最后得到表征当前由直流偏置电压大小的直流离散信号以及表征交流电流大小及频率的交流离散信号，从而实现交流电流采样过程中直流偏置的去除。

Claims (1)

1.一种交流电流采样过程中直流偏置电压去除方法，其特征在于，它包括：

    模拟电路处理模块，该模块主要包括电流传感器以及偏置电压电路；和

    微处理器处理模块，微处理器主要包括模数转换器、减法器、积分器以及比例放大器，减法器、积分器以及比例放大器组成闭环***；

并包括下列步骤：

步骤一，把交流电流送入模拟电路处理模块，经电流传感器以及偏置电压电路，把交流电流转化成叠加了直流偏置电压的交流电压信号；

步骤二，叠加了直流偏置电压的交流电压信号经微处理器模块中的模数转换器，把叠加了直流偏置电压的交流电压信号转换成带直流偏置的离散交流信号；

步骤三，带直流偏置的离散交流信号经过由减法器、积分器以及比例放大器组成的闭环***，最后得到表征当前由直流偏置电压大小的直流离散信号以及表征交流电流大小及频率的交流离散信号，从而实现交流电流采样过程中直流偏置电压的去除。