AD574在電子式互感器中的應(yīng)用分析

摘 要：電力系統(tǒng)的保護(hù)和控制領(lǐng)域中，對(duì)電子式互感器的應(yīng)用非常普遍，但是存在很多問題，最嚴(yán)重的問題是這種互感器的信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后不能滿足處理器的要求，或者說信號(hào)的精度很差，存在很大的失真問題。通用的模數(shù)轉(zhuǎn)換方法有直接模數(shù)轉(zhuǎn)換法和間接模數(shù)轉(zhuǎn)換法，本文對(duì)這兩種模數(shù)轉(zhuǎn)換方法的特性進(jìn)行了比較研究，通過理論分析和計(jì)算仿真得出在電子式互感器的信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路中使用AD574芯片后，可以大大提高轉(zhuǎn)換精度，且使信號(hào)不受系統(tǒng)諧波分量變化及頻率波動(dòng)的影響，可以作為測量和保護(hù)控制通用的電子式互感器信號(hào)處理方案。

關(guān)鍵詞：電子式互感器；模數(shù)轉(zhuǎn)換；信號(hào)處理；增益；

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-04-00259-01

電子式互感器在電力系統(tǒng)應(yīng)用涉及的一個(gè)重要問題是高壓側(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和同步傳送，另外，線圈原理的電子式電流互感器和阻容分壓式電壓互感器的設(shè)計(jì)應(yīng)用還涉及到傳感信號(hào)的積分還原問題，由于傳感器組成材料發(fā)生改變引起輸出電流或電壓的變化十分微弱，容易受外界干擾，這些問題解決的好壞與電力系統(tǒng)保護(hù)和控制裝置的準(zhǔn)確性和可靠性密切相關(guān)。因此，在市場上能買到的各種變送器，已將傳感器與放大電路制作在一起，輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的0～10mA或4～20mA電流，或0～5V電壓，其中，4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出的傳感器較為普遍，常說的流量變送器、壓力變送器等一般輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流，以便傳輸或直接送A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，顯然電流型傳感器比電壓型傳感器抗干擾能力強(qiáng)，易于遠(yuǎn)距離傳輸，因此，電流型傳感器被廣泛用于生產(chǎn)過程的檢測系統(tǒng)中。

一、間接模數(shù)轉(zhuǎn)換的理論分析

電壓積分比較的方式將被測電壓轉(zhuǎn)換成與邏輯電路兼容的脈沖串或方波實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的測量的，其輸出頻率與輸入信號(hào)呈精確的線性關(guān)系，即：

f=KV式中： K為壓頻轉(zhuǎn)換系數(shù)。

如果在給定的計(jì)數(shù)周期Δt內(nèi)，測出輸入脈沖串或方波的個(gè)數(shù)n， 就可以得到這一計(jì)數(shù)周期內(nèi)平均頻率，即輸入信號(hào)的積分值。n=fΔt=KVΔt對(duì)于任意輸入信號(hào)f（t），其譜函數(shù)F（ω）為：

由最后結(jié)果可以看出，在ADC轉(zhuǎn)換完成后，會(huì)發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，以示主機(jī)可以從模/數(shù)轉(zhuǎn)換器讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。結(jié)束信號(hào)可以用來向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，CPU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)子程序中讀取數(shù)據(jù)。也可用查詢轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的方法來讀取數(shù)據(jù)，通過延時(shí)等待的方法來讀取數(shù)據(jù)也是一種常用的簡便方法，這是在采集速度要求并不高的情況下，啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換后，延時(shí)等待時(shí)間a大于ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間后便可以讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

實(shí)驗(yàn)條件：泰克DPQ2012信號(hào)發(fā)生器，PW-4穩(wěn)壓電源，泰克QB2003數(shù)字示波器，XDS510仿真器。

實(shí)驗(yàn)時(shí)用利用XDS510仿真器調(diào)試程序和硬件，使用信號(hào)頻率為10-1000Hz，采樣率為10K，每周期采樣256點(diǎn)，記錄波形數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)中使用Mat lab的描點(diǎn)程序，將采樣得到的數(shù)據(jù)調(diào)入程序中，分析各頻率波形數(shù)據(jù)，結(jié)果為，采樣數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，精度好。后將該數(shù)據(jù)采集模塊在嵌入電子式互感器中，證實(shí)其可行性。說明AD574的轉(zhuǎn)換精度很理想，具有速度高、功耗低、體積小、外圍電路簡單、性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用價(jià)值很高。