三相电源检测
三相电源检测介绍
三相电源检测系统设计三相电源检测系统设计摘 要本设计采用AT89C51单片机实现三相电压与电流的检测。
该设计可检测三相交流电压（AC220V×3）及三相交流电流（A、B、C 线电流0～5A）。
本系统的变压器、放大器、A/D 转换和计算产生的综合误差满足5%的精度要求。
输出采用128×64 LCD 方式显示，单片机电源部分直接由AC220V 交流电经整流、滤波、稳压供电。
系统采用数字时钟芯片和8kB 的RAM 进行存储器的扩展。
关键词关键词：：三相交流电 AD 转换 变压器 LCD 显示 8KB RAM1.引言当前电力电子装置和非线性设备的广泛应用，使得电网中的电压、电流波形发生严重畸变，电能质量受到严重的影响和威胁；同时，各种高性能家用电器、办公设备、精密试验仪器、精密生产过程的自动控制设备等对供电质量敏感的用电设备不断普及对电力系统供电质量的要求越来越高，电能质量问题成为各方面关注的焦点，电能质量检测是当前的一个研究热点，有必要对三相电信号进行采样，便于进一步分析控制。
目前，精度要求不高的交流数字电压表大多采用平均值原理，只能测量不失真时的正弦信号有效值，因此受到波形失真的限制而影响测量精度和应用范围。
真有效值数字仪表可以测量在任何复杂波形而不必考虑波形种类和失真度的特点以及测量精确度高、频带范围宽、响应速度快的特点而得到广泛应用。
提高系统的测量精度、稳定性特性是设计中的关键。
真有效值的数字电压数字电压表和以往的仪表有所不同的是可以检测波形复杂的三相交流电压电流。
这些都是以单片机为基础的智能化仪表，同时充分表明单片机是一个应用于对象体系的智能化工具。
本设计用单片机进行三相电压与电流的硬件检测系统。
该系统检测三相交流电压（AC220V×3）及三相交流电流（A、B、C线电流0～5A）。
本系统的变压器、放大器、A/D转换和计算产生的综合精度满足5%要求。
输出显示采用128×64点阵的LCD，单片机电源由AC220V交流供电通过变压与整流稳压电路实现。
三相过零检测电路原理解说_概述说明以及解释
三相过零检测电路原理解说概述说明以及解释1. 引言1.1 概述：本篇文章主要介绍三相过零检测电路的原理、组成以及工作原理。
三相过零检测电路是一种用于检测交流信号中波形过零点的电路，通过检测波形的过零点，可以帮助我们实现对交流信号的精确控制和监测。
该电路在许多领域中得到广泛应用，如家庭电器、工业控制系统等。
1.2 文章结构：本文将按照以下结构进行阐述：首先在引言部分进行概述，解释文章的目的，并介绍文章的结构。
接下来，在第二部分中，详细说明三相过零检测电路的原理、组成以及其工作原理。
然后，在第三部分中，我们将深入讨论该电路的主要要点和功能特点。
紧接着，在第四部分中，通过实例分析和应用场景介绍展示该电路在实际应用中的价值与作用。
最后，在第五部分中，我们将总结全文并展望未来该领域可能进行的研究方向。
1.3 目的：本文旨在为读者提供一个全面且易于理解的关于三相过零检测电路的介绍。
通过阅读本文，读者将了解该电路的原理、组成和工作原理，以及其在实际应用中的主要特点和功能。
同时，本文也将通过实例分析和应用场景介绍，向读者展示该电路的具体应用价值。
最后，通过对全文进行总结和研究展望，希望能够引发读者对于该领域未来发展方向的思考，并为相关研究提供一定的参考依据。
2. 三相过零检测电路原理解说：2.1 原理概述：三相过零检测电路是一种用于检测交流电源中三相信号的过零点的电路。
在交流电源中，正弦波的过零点是指波形经过0V且变向的时刻。
通过对这些过零点进行检测，我们可以获取到关于电源频率和相位的有用信息。
2.2 过零检测电路组成：三相过零检测电路由多个元件组成，包括但不限于运放、比较器、滤波器和触发器等。
其中，运放主要用于信号放大和滤波处理，比较器用于将输入信号与阈值进行比较，滤波器可用来去除噪声和杂散信号干扰，而触发器则是根据比较结果输出所需的逻辑信号。
2.3 检测方法及工作原理：三相过零检测电路有多种不同的方法和工作原理。
三相电源过零信号检测及相序自适应的研究与实现
三相电源过零信号检测及相序自适应的研究与实现摘要：三相电源过零信号检测和相序自适应是电力系统中重要的部分，主要检测三相电源过零瞬间信号并确定其相序，使得下游系统能够正确的调节和控制电力系统。
本文首先讨论了三相电源过零信号检测和相序自适应的技术特点和优势，然后给出了该技术的实现方法和原理，并讨论了其中存在的技术问题。
在实验部分，我们设计并编程了一台实验平台，用来验证本文提出的三相电源过零信号检测及相序自适应的方法。
实验结果表明，所提出的方法可以有效地检测三相过零信号，并精确地确定三相电源的相序，从而实现三相电源的自适应控制。
关键词：三相电源，过零信号，检测，相序自适应三相电源过零信号检测及相序自适应的研究与实现1言三相电源过零信号检测和相序自适应是电力系统中重要的部分，主要检测三相电源过零瞬间信号并确定其相序，使得下游系统能够正确的调节和控制电力系统[1]。
三相电源过零信号检测是指准确检测到三相电源的每一相在每次过零瞬间的电压和电流，从而确定三相电源的相序[2]。
由于电力系统的结构形式、电路组态和参数会随着电力系统的发展而变化，所以要求三相电源过零信号检测和相序自适应的技术要具有可靠性、适应性和灵活性，并且能够在三相电源的改变过程中自动进行相序调整和控制[3]。
2术特点和优势三相电源过零信号检测和相序自适应技术具有以下特点：（1）调整和控制无需人工干预，响应速度快；（2）可以进行移动检测，相序可以自动调整；（3）利用数字信号处理技术，提高了检测的精度和准确性；（4）抗干扰能力强，能够实时检测及检测；（5）可以实现相序自动调整，使得下游系统能够正确的调节和控制电力系统。
3现原理三相电源过零瞬间信号检测及相序自适应的实现原理如下：（1）首先，采集三相电源每一相的电压和电流信号，并将其分别转换成数字信号，从而获得检测所需的信号；（2）然后，对电压和电流数字信号进行处理，提取出三个时间相对应的电压电流相角信号；（3）接着，对上述信号进行比较，确定三相电源的相序；（4）最后，根据检测到的三相过零信号及确定的相序，调节和控制电力系统。
三相电源过零信号检测及相序自适应的研究与实现
三相电源过零信号检测及相序自适应的研究与实现近年来，随着电力系统自动化程度的提高，电力网络的复杂性也越来越大，特别是三相电源的过零信号检测及相序自适应问题引起了人们的重视。
过零信号检测是相关检测系统中的一个重要组成部分，它能够有效检测电力系统中的不同状态，为电力系统工作状态的探测和诊断提供基础信息。
传统的三相电源过零信号检测方法通常采用磁悬浮式解耦感应器，但是这种技术存在很多缺点，如安装复杂、故障率高、维护量大等，且该方法未能实现相序的自动化。
因此，研发高效的三相电源过零信号检测及相序自适应系统，已成为电力系统自动化技术发展的热点之一。
基于以上现状，本文以“三相电源过零信号检测及相序自适应”为课题，提出了一种可有效检测电力系统三相电源过零信号，并实现相序自适应的新型方法。
该方法首先采用电动机控制系统中的旋转型变压器，实现过零信号的转换，提高检测精度；其次，采用基于ARM 的微控制器(MCU)和有限状态机(FSM)的控制策略，实现信号的控制和相序的自动化；最后，针对方法的细节实现，采用单片机(MCU)和FPGA 芯片(FPGA)进行软硬件协同设计，实现信号处理和过零信号检测。
通过以上技术，本文提出的三相电源过零信号检测及相序自适应系统具有以下优势：一是检测精度高，采用了精密的旋转型变压器和高精度的MCU信号处理；二是检测效率高，采用了基于FSM的控制策略，实现了过零信号的快速检测；三是芯片开发成本低，采用ARM和FPGA芯片设计，易于实现大规模集成，具有较低的开发成本，提高系统性能及可靠性。
针对所提出的三相电源过零信号检测及相序自适应系统，该文还采用MATLAB/simulink/LabVIEW/集成开发环境(IDE)等软件进行仿真分析，实现了基于ARM和FPGA芯片设计，包括：信号采集、谐波分析、波形均衡、过零信号检测及相序自适应等模块的设计。
此外，本文还对所提出的三相电源过零信号检测及相序自适应系统进行了仿真分析，评估了该系统的性能特性，并开展了实验研究，得出令人满意的结果，证明了该系统的可行性和有效性。
三相电源检测介绍
三相电源检测介绍一、三相电源检测的目的三相电源是工业生产中常用的电源类型，其具有稳定性好、输送能力强等优势。
然而，随着电网负荷增加、电气设备老化等因素的影响，三相电源的参数可能会发生变化。
为了保证生产设备的正常运行，需要对三相电源进行定期检测，以确保其电压、频率、功率因数等参数符合要求。
二、三相电源检测的常见参数1.电压：电压是电源输出的基本参数，常用单位为伏特（V）。
三相电源的电压通常为380V，有时也会有其他电压等级。
电压的不稳定性会影响电气设备的正常工作，因此需要对三相电源的电压进行检测。
2.频率：频率是指电源交流电周期的次数。
在中国，工业用电的交流频率通常为50Hz。
如果频率偏离标准值，可能会导致设备工作不正常。
因此，三相电源的频率也是需要检测的参数之一3.功率因数：功率因数反映了电力设备对电源的利用效率。
功率因数是有功功率与视在功率之比，通常用“PF”表示。
功率因数的合理范围为0.9-1，如果功率因数偏低，可能会造成电网负荷增加，并影响电源的效率。
4.电流平衡度：三相电流平衡度是指三相电源输出的电流之间的差异。
电流平衡度为100%表示三相电流完全平衡，如果偏离100%，说明电流的分布不均衡，可能会导致设备损坏和电能浪费。
三、三相电源检测的方法1.电压和频率的检测：电压和频率可以通过电压表和频率表进行直接测量，也可以使用万用表等多功能电表测量。
在检测过程中，需要将测量仪器正确接入电源线路，并遵循相关安全操作规程。
2.功率因数的检测：功率因数的检测可通过功率因数表或功率因数仪进行。
通常，检测仪器会记录功率因数的实时值，并显示在仪表上。
3.电流平衡度的检测：电流平衡度的检测通常通过电流表进行。
将电流表连接到三相电源的输出端，测量不同相的电流值，并计算其差异。
通常，电流平衡度的容许范围是正负10%左右。
四、三相电源检测的重要性三相电源检测是确保电力系统正常运行的重要环节。
三相电源检测可以及时发现电压、频率、功率因数等参数的变化，有助于预防设备事故、降低能耗和提高生产效率。
三相交流电路测量
远程监测与诊断技术
远程实时监测
通过物联网技术，实现对三相交流电路参数的远程实时监测，降低 人工巡检成本。
故障远程诊断
结合专家系统、知识图谱等技术，对远程监测到的三相交流电路故 障进行远程诊断，提高故障处理效率。
移动终端应用
开发适用于手机、平板等移动终端的三相交流电路测量应用，方便用 户随时随地进行电路状态查看与故障诊断。
三相交流电路由三相电源、三相负载 和连接它们的导线组成。
02 三相交流电路测量原理
电压测量原理
电压互感器
将高电压按比例变换为低电压， 供给测量仪表和继电保护装置。 确保测量人员与高压部分隔离， 并保证测量结果的准确性。
电压表
通过测量电路中的电压降来得到 电压值。在三相交流电路中，需 要分别测量每相电压。
增加测量次数
通过多次测量取平均值的方法， 可以减小随机误差的影响，提 高测量结果的稳定性。
选用高精度测量设备
使用具有高准确度、高分辨率 和稳定性的测量设备，以减小 系统误差。
控制环境条件
保持测量环境的稳定性，如控 制温度、湿度、电磁干扰等环 境因素，以减小随机误差。
加强操作人员培训
提高操作人员的技能水平和责 任心，避免由于操作不当引起 的粗大误差。
高精度与高效率技术
高精度测量技术
采用高精度传感器、精密运算放大器等器件，提高三相交流电路 参数的测量精度。
高效率数据处理
运用高效的数据处理算法，如快速傅里叶变换（FFT）、小波变换 等，实现三相交流电路测量数据的快速、准确处理。
并行计算技术应用
借助GPU、FPGA等并行计算设备，加速三相交流电路测量过程中 的复杂计算任务，提高测量效率。
三相交流电路的应用背景
三相电注平衡试验
三相电注平衡试验-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：三相电注平衡试验是一项重要的电力系统测试，用于验证三相电路中各相之间的电流、电压和功率是否平衡。
通过这项测试，可以检测电力系统中是否存在不平衡负载或故障，以及及时排除问题，确保电力系统的安全稳定运行。
本文将介绍三相电平衡试验的意义、原理和步骤，以及对实验结果进行分析和总结，最后展望未来在电力系统测试方面的发展和应用。
希望本文能够为读者提供全面的了解和指导，使其能够有效地进行三相电平衡试验，并从中受益。
文章结构部分的内容如下所示：1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分，依次介绍三相电平衡试验的意义、原理和步骤，最终进行结果分析和实验总结。
在引言部分，将对三相电平衡试验进行概述，介绍文章结构并阐明本文的目的。
在正文部分，将详细探讨三相电平衡试验的意义、原理和步骤，以帮助读者更好地理解试验的重要性和实施过程。
最后，在结论部分，将对试验结果进行分析，并总结试验所得的经验和教训，展望未来试验的发展方向。
通过以上结构，读者将全面了解三相电平衡试验的相关知识，为实验实施和结果分析提供指导。
1.3 目的:本文的目的是介绍三相电平衡试验的意义、原理和步骤，帮助读者了解并掌握这一重要实验方法。
通过本文的阐述，读者将能够深入了解三相电平衡试验在电力系统中的重要性以及如何进行有效的试验步骤，从而能够更好地应用于实际工程中，确保电力系统运行的稳定性和安全性。
同时，本文也旨在对三相电平衡试验的结果进行分析，总结实验经验，展望未来的发展方向。
通过本文的阐述，我们希望读者能够对三相电平衡试验有一个全面的了解，并能够应用于实际工程中，为电力系统的安全稳定运行提供有力的支持。
2.正文2.1 三相电平衡试验的意义三相电平衡试验是电力系统运行中的一项重要测试，其意义主要体现在以下几个方面：1. 确保电力系统安全稳定运行：三相电平衡试验可以检验电力系统中三相电压和电流是否平衡，一旦发现不平衡情况，可以及时采取措施进行调整，以确保电力系统的安全稳定运行。
三相电源监控馈线检测器说明书
DescriptionDPC01and PPC01are 3-phase mains monitoring relays.They operate on 3P and 3P+N systems,monitoring phase loss and phase sequence,overvoltage and undervoltage,voltage asymmetry and tolerance.Power supply provided by the monitored mains.Two independent delay functions,up to 30s,for over /under voltage and asymmetry /tolerance alarms.Benefits•Wide voltages and frequency ranges .Working in systems from 100to 690VAC and 50to 400Hz.•Adjustable voltage levels,asymmetry,tolerance and time delay .To allow a correct response to real alarm conditions.•Output and status LED indication .For quick troubleshooting.•Two mounting versions .Available for DIN-rail (DPC01)and Plug-in (PPC01)mounting.•Adjustable power ON delay .To avoid nuisance tripping at start-up.•Ultra-high harmonic immunity .For very noisy environments.Main features •Monitoring 3-phase mains with 3wires (3P)or 4wires (3P+N).•Detection of the correct phase sequence,phase loss,asymmetry and tolerance.•Front dial adjustable overvoltage,undervoltage,asymmetry and tolerance setpoints.•Time delay.•Two changeover relay outputs.DPC01,PPC01True RMS 3-Phase voltage monitoringrelayOrder codeStructureDPC01PPC01(( ( FeaturesPower supplyInputs(*)Note:connect the neutral only if it is intrinsically at the star centre.OutputsInsulationGeneralDIN-rail Plug-inEnvironmentalresistanceVibration/ShockThe packaging type is designed and implemented in such manner that the severity class parameters will not be exceeded during transportation.Compatibility and conformity2014/35/EU Low voltage) Operating descriptionFig.1DIP switch settings M44Fig.2DIP switch settings M11Fig.3DIP switch settings M23Fig.4DIP switch settings M48Fig.5DIP switch settings M49Fig.6DIP switch settings M69Device configurationThe relay operates when all the phases are present,the phase sequence is correct and the input voltage levels are within set limits.Delay on alarm is configurable by front dials,each one of the two alarms(undervoltage/overvoltage or asymmetry/tolerance)can be set with individual delay.Asymmetry is an indicator of the mains quality and it is defined as the absolute value of the maximum deviation among the mains voltages,divided by the nominal voltage of the3-phase system.The definition changes according to the voltage reference:Phase-phase monitoring Phase-neutral monitoringTolerance is another indicator of the mains quality and it is defined as the absolute value of the maximum deviation of the mains voltages from the nominal voltage,divided by the nominal voltage of the3-phase system.The definition changes according to the voltage reference:Phase-phase monitoring Phase-neutral monitoringAlarmsDPC01and PPC01operate in3different modes depending upon the alarm type:•Phase loss and incorrect phase sequence cause immediate output relays1and2de-energisation.•Overvoltage or asymmetry triggering cause output1relay to turn OFF at the end of the set delay on alarm1.•Undervoltage or out of tolerance triggering cause output2relay to turn OFF at the end of the set delay onalarm2.Information LEDs( )( )()NOTE:DPC01DM11400HZ,DPC01DM23400HZ,DPC01DM48400HZ,DPC01DM49400HZ,DPC01DM69400HZ feature 3front LEDs,(power supply)and AL (alarm)in the same LED.OperatingdiagramOver and undervoltage monitoring (2x SPDT relays)Total phase loss,phase sequenceAsymmetry and tolerance monitoring(2x SPDT relays) (*)M44and400HZ versions:-flashing"Red-Green LED"during time delay-"Red LED"steady in alarm conditionConnection diagrams(*)NOTE:fuses F of315mA delayed,if required by local law.DPC01PPC01 ReferencesFurther readingCOPYRIGHT©2023Content subject to change.Download the PDF:。
三相电源的相序可以用下面的方法进行测量
三相电源的相序可以用下面的方法进行测量:1)相序表相序表是由电压表、电阻、电容等构成，其电路如图8-24a所示。
接人三相电源后，电压表读数小于某一值时为正序(即被测电源相序与仪表标注相序相同)。
大于某一值时为逆序，如图8-24b所示。
2)氖灯相序检测器利用试电笔中的氖管作指示器与电阻、电容等元件组成检测器，电路如图8-25所示。
接人三相电源后，氖灯不亮为正序，说明电源相序与图中标注相序相同，氖灯亮为逆序。
测量电路电压的仪表叫电压表，也称伏特表。
电压表—般以伏(v)为单位，也有的以千伏(kV)或者毫伏(mV)做单位。
电压表的外观如图12—3所示。
图12—4为电压测量电路。
电能表主要由电磁铁(两块)、电压线圈、电流线圈、铝盘、计数器、制动磁铁组成。
电压线圈绕在—块电磁铁上，称为电压电磁铁，兆欧表俗称摇表，它是专供用来检测电气设备、供电线路的绝缘电阻的一种可携式仪表。
因为绝缘电阻的阻值比较大，如几兆欧或几十兆欧，在这个范围内万用表的刻度很不准确。
另外，万用表在测量电阻时所用的电源电压很低((9V以下)，在低电压下呈现的电阻值，并不能反映出在高电压作用下的绝缘电阻的真正数值。
因此.绝缘电阻需用备有高压电源(500--5000V)的兆欧表进行测量。
怎样使用钳形电流表?(一) >根据被测量及其大小的范围选择测量档位，如果测量电压，则应将选择开关打在“V”上;如果测量电流，则应先估算线路上的电流大小，然后将选择开关的指示指在相应的档位上。
如果不可估算，则应从最大值开始，然后再渐渐减小，直到示值正确。
(2)用手握住手柄，并按动手钳，将电流互感器的钳口张开。
( 3)将被测导线(指绝缘导线，如果是裸导线则应先在被测段包扎绝缘)放人钳口内，然后松开手钳，将钳口闭合，导线则正好穿人钳口。
(4)从表盘上读出数值，一般表盘上有两个刻度，一条为红色，即电压刻度标尺，一条为黑色，即电流刻度标尺。
读数时要结合转换开关的所指范围、并根据指针的指示读数。
三相用电检查仪原理
三相用电检查仪原理1.引言1.1 概述概述部分的内容可以写成以下方式：引言部分旨在介绍本文主题——三相用电检查仪的原理。
随着电力行业的不断发展，对电力质量的要求越来越高，三相用电检查仪作为一种重要的电力测量与监控设备，广泛应用于各个领域。
本文将详细探讨三相用电检查仪的基本原理和工作原理，并总结其应用前景和发展方向。
在现代社会中，电力作为一种重要的能源供应方式，广泛应用于家庭、商业和工业领域。
然而，在电力使用过程中，由于电力负荷的波动和电力网络的不稳定等因素，可能会导致电力质量的下降，如电压波动、频率偏差、谐波等问题。
为了确保电力供应的稳定性和安全性，三相用电检查仪应运而生。
三相用电检查仪是一种专门用于对电力质量进行监测和分析的仪器设备。
它通过测量三相电力网络中的电压、电流和频率等参数，以及实时监测电力负荷的波动情况，可以对电力质量进行精确评估。
同时，三相用电检查仪还可以检测谐波、高低电压、短时中断等异常电力质量问题，提供及时报警和处理方案，为用户提供更可靠的电力供应。
本文将首先介绍三相用电检查仪的基本原理。
在这一部分，将从电力三相制、电力参数测量和传感器等方面详细探讨三相用电检查仪的基本工作原理。
同时，还将介绍一些常用的电力参数计算公式和测量方法，以及对于电力质量参数的标准与规范。
接下来，本文将重点讲述三相用电检查仪的工作原理。
在这一部分，将详细介绍三相用电检查仪的工作过程和数据处理方法。
通过对电力网络中的电压、电流和频率等参数进行测量和分析，三相用电检查仪可以准确判断电力质量的好坏，并及时报警和提供处理方案，以保证电力供应的稳定性和安全性。
最后，本文将对三相用电检查仪的原理进行总结，并展望其应用前景和发展方向。
随着电力行业的发展和对电力质量要求的提高，三相用电检查仪将会得到更广泛的应用。
未来，我们可以预见，在智能电网、可再生能源和能源管理等领域，三相用电检查仪将发挥更重要的作用。
然而，仍然存在着技术、标准和市场等方面的挑战和障碍，需要进一步研究和努力去克服。
相序检测电路工作原理
相序检测电路工作原理
相序检测电路是一种用于监测三相交流电源的相序是否正确的电路。
其工作原理是通过检测三个相位中任意两个相位之间的相位差，来判断电源的相序是否正确。
这种电路通常由三个输入接口和一个输出接口组成。
三个输入接口分别接收三相交流电源的三个相位信号，通过电路内的运算放大器或比较器进行运算，并将运算结果输出至输出接口。
输出接口通常分为两个，一个是正常输出端，一个是报警输出端。
当检测到电源相序错误时，电路会通过报警输出端给出报警信号，提醒用户在使用电器之前需要调整电源相序。
相序检测电路适用于各种需要精确控制电源相序的设备，如三相电机控制系统、制造输电线路和变压器等领域。
该电路可实现快速、准确地判断电源相序是否正确，减少不必要的设备损坏和危险隐患，保障电器设备的正常工作。
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三相电源检测系统设计三相电源检测系统设计摘 要本设计采用AT89C51单片机实现三相电压与电流的检测。
该设计可检测三相交流电压（AC220V×3）及三相交流电流（A、B、C 线电流0～5A）。
本系统的变压器、放大器、A/D 转换和计算产生的综合误差满足5%的精度要求。
输出采用128×64 LCD 方式显示，单片机电源部分直接由AC220V 交流电经整流、滤波、稳压供电。
系统采用数字时钟芯片和8kB 的RAM 进行存储器的扩展。
关键词关键词：：三相交流电 AD 转换 变压器 LCD 显示 8KB RAM1.引言当前电力电子装置和非线性设备的广泛应用，使得电网中的电压、电流波形发生严重畸变，电能质量受到严重的影响和威胁；同时，各种高性能家用电器、办公设备、精密试验仪器、精密生产过程的自动控制设备等对供电质量敏感的用电设备不断普及对电力系统供电质量的要求越来越高，电能质量问题成为各方面关注的焦点，电能质量检测是当前的一个研究热点，有必要对三相电信号进行采样，便于进一步分析控制。
目前，精度要求不高的交流数字电压表大多采用平均值原理，只能测量不失真时的正弦信号有效值，因此受到波形失真的限制而影响测量精度和应用范围。
真有效值数字仪表可以测量在任何复杂波形而不必考虑波形种类和失真度的特点以及测量精确度高、频带范围宽、响应速度快的特点而得到广泛应用。
提高系统的测量精度、稳定性特性是设计中的关键。
真有效值的数字电压数字电压表和以往的仪表有所不同的是可以检测波形复杂的三相交流电压电流。
这些都是以单片机为基础的智能化仪表，同时充分表明单片机是一个应用于对象体系的智能化工具。
本设计用单片机进行三相电压与电流的硬件检测系统。
该系统检测三相交流电压（AC220V×3）及三相交流电流（A、B、C线电流0～5A）。
本系统的变压器、放大器、A/D转换和计算产生的综合精度满足5%要求。
输出显示采用128×64点阵的LCD，单片机电源由AC220V交流供电通过变压与整流稳压电路实现。
系统配有数字时钟芯片、8kB的RAM存储器扩展芯片。
2总体设计方案总体设计方案框架如图2-1所示，由交流信号处理部分、A/D转换电路、51单片机控制、数据存储器电路、LCD显示电路以及稳压电源电路组成。
图2-1总体系统原理图2.1 设计思路本设计分为直流稳压电源、三相交流电压电流表和存储器扩展模块。
其中，三相电压电流表部分，以AT89C51作为控制核心，待测信号通过电压电流互感电路、衰减运放电路，之后送入真有效值转换电路，转换成直流信号，经放大后使得满足输入A/D 转换需求，转换完成后单片机取走A/D 转换器的数值，再进行数据处理，处理后数据送给LCD 将其显示，具体流程如图2-2所示。
存储器扩展模块是用一片6264芯片扩展8K B 数据存储器。
图2-2系统流程图2.2 总体方案设计与论证对电力参数的采样方法一般主要有两种，即直流采样法和交流采样法。
直流采样法采样的是整流变换后的直流量，软件设计简单，计算方便，但测量精度受整流电路影响调整困难。
交流采样法则是按一定规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按一定算法进行数据处理，从而获得被测量，因而较之直流采样法更易获得高精度，高稳定测量结果。
下面我们选取三种方案来比较：方案一：对信号进行精密整流并积分，得到正弦电压的平均值，再进行ADC 采样，利用平均值和有效值之间的简单换算关系，计算出有效值并显示。
这里只用了简单的整流滤波电路和单片机就可以完成交流信号有效值的测量，但此方法对非正弦波的测量会引起较大的误差。
方案二：利用高速ADC 对信号调理过的电压（电流）信号进行采样，单片机采集一周期或几个周期内的数据存入存储器中并计算其均方根值，即可得到调理后的有效值：交流电压电流 电压电流互感 衰减运放电路真值有效值转换 放大及A/D 转换AT 89 C51 控制LCD 显示此方案具有抗干扰能力强、设计灵活、精度高等优点，但调试困难，高频时采样困难而且计算量大，增加了软件难度。
方案三：采用集成芯片R S M-DC真有效值变换器LTC1966。
LTC1966主要应用于便携测量仪表，精度高，频带宽，而且是具有灵敏度好测量速度快、测量面广、功耗低等特点。
采用LTC只需要将符合芯片要求幅值的测量信号加到它的输入端，不必考虑被测信号波形的参考失真，就可以得到它的有效值，即有效值的计算交给硬件去处理，大大简化了软件的复杂度，并且测试方便。
综上所述，根据题目要求和实际操作情况，就精度、带宽、功耗、输入信号电平、波峰因数和稳定时间、容易操作度等因素考虑，我们采用方案三。
2.3各分部分方案（1）直流稳压电源部分直流稳压电源部分一般由变压器、整流电路、滤波电路以及稳压电路组成。
整流滤波电路采用桥式整流滤波电路，稳压电路采用集成稳压芯片。
该设计简单准确性高，如图2-3所示。
图2-3 直流稳压电源模块（2）输入通道部分采用一定变比的互感器将较大的电压电流变成较小的电压电流值再经分压电阻进行再次的电压变换，之后送入下级的集成运放中进行衰减到合适的电压范围，目的是为了满足真有效值转换芯片输入端的条件。
如果真有效值转换器输出值较小则还需再加一级运放放大到0-5V以便输入到A/D转换器中。
（3）ADC转换部分ADC0809是CM OS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、参考电源5v时能分辨出19.6mv电压、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。
是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。
基于本设计需要六路电路转换，满足本设计的要求。
（4）显示部分采用点阵型LCD显示。
点阵型LCD虽然占用I/O口资源较多，控制页较复杂，但其功能却是强大的，信息量丰富且直观易懂。
而且液晶显示功耗低，体积小，质量轻。
3.硬件实现部分3.1电源电路根据题目电路设计要求，需要+5V、+15V和-15V直流供电，对电源的供电要求不高，故利用普通变压器设计电源对系统供电，电路图如图3-1所示。
变压器输入220V交流电压，输出7V和19V交流电压。
经过桥式整流输出脉动电压，7V 交流电压经过470uF的滤波电容得到平稳的直流电压。
此电压再经过三端稳压器7805稳压，输出稳定的+5V电压。
19V交流电压经过滤波电容可得平稳的直流电压，此电压再经过分别三端稳压器7815和7915稳压，输出稳定的+15V和-15V 电压。
其中稳压芯片输出后接470uF和0.1uF电容为了抑制共模干扰，使得直流电源更加稳定。
图3-1 稳压电压电源电路3.2电压电流互感电路电压互感器原理类似变压器，电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。
其工作原理与变压器基本相同，一次绕组的匝数(N1)较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流；二次绕组的匝数(N2)较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路。
本设计电压互感器匝数比选择10:1；电流互感器匝数比选择1:10，电压互感器一次、二次电流大小与一次二次绕组匝数成正比，电流互感器一次、二次电流大小与一次二次绕组匝数成反比三相电源电压。
电压互感器和电流互感器接法如图3.2所示。
图3-2 电压电流互感电路3.3电压信号采样电路图3-3 电压采样电路由于三相的情况和一相的情况类似，这里只介绍采集一相的情况。
电压信号经互感器变换后经电阻分压，取的分压值传给后级，为了提高带负载能力同时使得前后级隔离，减小后面电路对互感电压电流的影响，以便减少误差，在互感器后面加了一级电压跟随器，此跟随器使用通用放大器741，由于真有效值转换芯片的输入限制，需要对信号进行必要的调理，考虑到变压器和分压比，调整反向比例运放衰减系数选择进行的10倍衰减，运放输出连接LTC1966真有效值转换芯片IN1端，输出的电压即为前级交流信号的有效值，因为输出为模拟数值幅值较小，还需加一级10倍的运算放大器，使得信号在0-5V的范围内，以便A/D 转换接收。
同时电源端都加了0.1uF电容为了防止高频干扰。
使芯片更稳定可靠工作，具体电路详见图3-3所示。
3.4衰减放大电路基于测量范围的考虑，真有效值直流转换器LTC1966最高输入电压为1V，所以需要将待测信号或进行衰减或进行放大。
如图3-4所示，这里把采样的4V 左右的电压衰减10倍到0.4V到真有效转换器。
图3-4 衰减放大电路3.5真有效转换电路LTC1966是一个R S M至DC转换器，它可接受单端或差动输入信号，并支持最大为4的峰值因数，共模输入范围为轨至轨幅度。
差动输入范围为1V PEAK，并提供绝无仅有的线性度。
具有高精确度0.1%增益准确度（范围50Hz至1KHz）、0.25%的整体误差（范围50Hz至1KHz），高线性度，0.02%线性度允许简便的系统调校。
真值有校值转换电路如图3-5所示。
图3-5 真值有效值转换电路3.6电流采样电路图3-6 电流采样电路电流采样原理和电压采样差不多，只是电流互感器过来的是电流值，需要进行电流电压变换才可输入给后面的运放电路进行处理，这里采用最为简单的方法即通过一个精密电阻将电流信号的变化转换成电压信号的变化，后面就和电压采样方法一样，进行衰减调理真有效值转换然后A/D转换，三相和一相硬件组成类似，故这里只介绍一相情况如图3-6所示。
3.7 数字时钟电路该设计中ADC0808 CL K上的时钟频率为500k Hz。
为得到此频率，AT89C52采用12M Hz的时钟频率，然后经过74L S74芯片4分频得到500k Hz，此时的转换速度为128us。
数字时钟电路如图3-7所示。
图3-7 数字时钟电路3.8 A/D转换部分ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。
其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。
一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。
本设计基于有六路电压采样，故用ADC08088个输入端口其中的6个分时复用。
将单片机的P0.0、P0.1和P0.2通过74L S373地址锁存器与ADC0808的ADDA、ADDB和ADDC相连接，分时选择ADC0808的采集通道IN0——IN5。
ADC0808的地址由P0口和P2口提供，即P0口作为地址/数据复用口，提供低8位地址；P2口提供高8位地址。
由于从可变电阻器上引出的电压是从IN0口输入ADC0808的，所以要求P0.0、P0.1和P0.2初始状态为低电平。