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专利名称：一种方波逆变器交流电压电流检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种方波逆变器交流电压电流检测装置。
背景技术：
随着手持式IT设备、小型化家用电器设备、电动工具、车载电器设备、用户光伏发电装置的不断普及和发展，方波(或称为修正正弦波、准正弦波)逆变器以其简单的电路结构、低廉的制造成本和可靠的电气性能，在小功率的交流电源领域获得了越来越广泛的应用，然而，方波逆变器的功率检测、显示技术发展却未跟上市场的步伐。通常意义上的交流功率，指的是交流有效值功率，定义为电压的交流有效值和电流的交流有效值的乘积。电流和电压的有效值和瞬时值的关系为
_4]i=^[7dt其中I、U分别为电压电流的有效值，i、u为电压、电流的瞬时值、T为脉冲周期。对于正弦波来说，电压和电流的有效值和最大值得关系为Irms = ^fZimaxΛ Urms=方波的关系式为Irms = Imax>/D、Urms = Umax^ifD, D 为脉冲的占空比。目前，方波逆变器的电压和电流检测的最基本方法为对输出电压和电流信号直接用RC滤波。这样取到的信号实际上是方波的平均值而不是有效值，要直接取得方波的有效值除了用专用的有效值转换IC就只能用性能较高的DSP、单片机处理，但是这些显然不适合低成本的方波逆变器产品。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种方波逆变器电压电流检测装置，设置有最大电压转换器和占空比转换器，将方波脉冲信号转换为易于单片机取样的直流电平信号，从而实现了用低档单片机实现方波逆变器的电压和电流有效值的取样，节约了方波有效值的获取成本。为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案一种方波逆变器交流电压电流检测装置，包括对方波脉冲信号进行采样，将采样获得的方波脉冲信号的最大值转换为直流电平信号的方波最大值转换器；对方波脉冲信号的占空比进行采样，将采样获得的方波脉冲信号的占空比转换为直流电平信号的方波占空比转换器；分别与所述方波最大值转换器及方波占空比转换器相连接，接收所述方波最大值转换器发送的最大值直流电平信号及所述方波占空比转换器发送的占空比直流电平信号；并依据所述最大值直流电平信号及所述占空比直流电平信号获得方波脉冲信号有效值的单片机。上述的检测装置，优选的，所述单片机包括第一 AD转换口和第二 AD转换口 ； 所述第一 AD转换口与所述方波最大值转换器相连接；所述第二 AD转换口与所述方波占空比转换器相连接。上述的检测装置，优选的，所述方波占空比转换器包括依次串联的第四电阻R4、第五电阻R5和第九电阻R9 ； 其中所述第五电阻R5和第九电阻R9串联的线路上并联有第二二极管D2 ；所述第五电阻R5和第二电阻R9之间的连线与第四运算放大器UlD的负输入端相连接；所述第四运算放大器UlD的正输入端与所述方波占空比转换器的输入端相连接；所述第四运算放大器UlD的输出端依次通过第六电阻R6、第七电阻R7与第三运算放大器Uic的正输入端相连接；所述第六电阻R6与第七电阻R7之间的连线通过第三电容C3分别与第三运算放大器UlC的负输入端、第三运算放大器UlC的输出端相连接；所述第六电阻R6与所述第三运算放大器UlC正输入端之间的连线通过第四电容C4接地；所述第三运算放大器UlC的输出端与单片机的第一 AD转换口相连接；所述第三运算放大器UlC的输出端通过第八电阻R8接地。上述的检测装置，优选的，所述方波最大值转换器包括第二运算放大器UIB;所述第二运算放大器UlB的正输入端与第四运算放大器UlD的正输入端相连接；所述第二运算放大器UlB的正输入端与第一电阻Rl相连接；所述第二运算放大器UlB的正输入端通过第一电容Cl接地；所述第二运算放大器UlB的输出端通过第一二极管Dl与第一运算放大器UlA的正输入端相连接；所述第一二极管Dl的阴极分别通过第三电阻R3及第二电容C2接地；所述第一运算放大器UlA的输出端分别与所述第一运算放大器的负输入端、第二运算放大器UlB的负输入端相连接；所述第一运算放大器UlA的输出端与单片机的第二 AD转换口相连接；所述第一运算放大器UlA的输出端通过第二电阻R2接地。通过以上方案可知，本申请提供的一种方波逆变器交流电压电流检测装置包括方波最大值转换器、方波占空比转换器和单片机；所述方波最大值转换器对方波脉冲信号进行采样，并将采样获得的方波脉冲信号的最大值转换为直流电平信号；所述占空比转换器对方波脉冲信号的占空比进行采样，将采样获得的方波脉冲信号的占空比转换为直流电平信号；单片机接收所述方波最大值转换器发送的最大值直流电平信号及所述方波占空比转换器发送的占空比直流电平信号；并依据所述最大值直流电平信号及所述占空比直流电平信号获得方波脉冲信号有效值。本申请实施例提供的方波逆变器交流电压电流检测装置中的方波最大值转换器及方波占空比转换器，将方波脉冲信号的最大值和占空比转换为直流电平信号，使得可以采用低档单片机对方波的有效值进行运算，从而降低了方波有效值的获取成本。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
·[0047]图I为本申请实施例提供的一种方波逆变器电压电流检测装置的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种方波逆变器电压电流检测装置的电路图；图3为本申请实施例提供的一种方波逆变器电压电流检测装置示出的波形示意图。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三” “第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例一请参阅图1，图I为本申请实施例一提供的一种方波逆变器电压电流检测装置的结构示意图，该系统包括方波占空比转换器101、方波最大值转换器102和单片机103 ；其中方波占空比转换器101对方波脉冲信号的占空比进行采样，将采样获得的方波脉冲信号的脉冲比转换为直流电平信号；方波最大值转换器102对方波脉冲信号进行米样,将米样获得的方波脉冲信号的最大值转换为直流电平信号；单片机103分别与所述方波最大值转换器及方波占空比转换器相连接，接收所述方波最大值转换器发送的最大值直流电平信号及所述方波占空比转换器发送的占空比直流电平信号；并依据所述最大值直流电平信号及所述占空比直流电平信号获得方波脉冲信号有效值。本申请实施例提供的方波逆变器电压电流检测装置中的单片机103中设置有第一 AD转换口和第二 AD转换口 ；其中 所述第一 AD转换口与所述方波最大值转换器相连接；所述第二 AD转换口与所述方波占空比转换器相连接。本申请实施例提供的方波逆变器电压电流检测装置采用硬件完成对方波脉冲信号的最大值和占空比的取样；通过方波最大值转换器将方波脉冲信号的最大值转换为直流电平信号；通过占空比转换器将方波脉冲信号的占空比转换为直流电平信号，然后分别将转换得到的直流电平信号输送至8位单片机的第一 AD转换口和第二 AD转换口，然后在单片机中对经过转换的方波脉冲信号的占空比做开平方运算后，与经过转换的方波脉冲信号的最大值相乘，得到方波脉冲信号的有效值。 参阅图2，为本申请实施例提供的一种方波逆变器电压电流检测装置中方波最大值转换器与方波占空比转换器的电路图；其中方波占空比转换器包括依次串联的第四电阻R4、第五电阻R5和第九电阻R9 ；其中所述第五电阻R5和第九电阻R9串联的线路上并联有第二二极管D2 ；所述第五电阻R5和第二电阻R9之间的连线与第四运算放大器UlD的负输入端
(13)相连接；所述第四运算放大器UlD的正输入端(12)与所述方波占空比转换器的输入端相连接；所述第四运算放大器UlD的输出端(14)依次通过第六电阻R6、第七电阻R7与第三运算放大器UlC的正输入端(10)相连接；所述第六电阻R6与第七电阻R7之间的连线通过第三电容C3分别与第三运算放大器UlC的负输入端(9)、第三运算放大器UlC的输出端(8)相连接；所述第六电阻R6与所述第三运算放大器UlC正输入端(10)之间的连线通过第四电容C4接地；所述第三运算放大器UlC的输出端(8)与单片机的第一 AD转换口相连接；所述第三运算放大器UlC的输出端(8)通过第八电阻R8接地。方波最大值转换器包括第二运算放大器UIB;所述第二运算放大器UlB的正输入端(5)与第四运算放大器UlD的正输入端(12)相连接；所述第二运算放大器UlB的正输入端(5)与第一电阻Rl相连接；所述第二运算放大器UlB的正输入端(5)通过第一电容Cl接地；所述第二运算放大器UlB的输出端(7)通过第一二极管Dl与第一运算放大器UlA的正输入端(3)相连接；所述第一二极管Dl的阴极分别通过第三电阻R3及第二电容C2接地；所述第一运算放大器UlA的输出端(I)分别与所述第一运算放大器的负输入端
(2)、第二运算放大器UlB的负输入端(6)相连接；[0084]所述第一运算放大器UlA的输出端(I)与单片机的第二 AD转换口相连接；所述第一运算放大器UlA的输出端(I)通过第二电阻R2接地。通过以上论述可知，本申请实施例中的方波占空比转换器，由第三运算放大器U1C、第四运算放大器U1D，电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9，电容C3、C4，和二极管D2构成。R4、R5、R9、D2组成基准源，R5、R9对D2的O. 7V节电压分压，产生O. 2V门槛电压；运放UlD对输入方波信号进行整形；运放U1C、R6、R7、C3、C4组成有源滤波器，对整形后的信号滤波；R8是下拉电阻。方波最大值转换器，由第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B，电阻R1、R2、R3，电容Cl、C2，二极管Dl组成。R1、Cl组成简单的RC滤波，滤除方波的干扰信号，方波的最大值由D1、C2采集，方波电压通过二极管D2对电容C2快速充电，电容电压对应方波的最大值，R3为放电电阻，用以减少电压降低时最大值取样延迟时间，UlA的输出接至U1A、U1B的
反相输入端形成内外两个反馈环。本申请实施例提供的图3示出的波形图中，实线是输入方波波形，短虚线是最大值检测输出波形，长虚线是占空比检测输出波形。单片机通过两个AD 口对最大值和有效值米样后，再根据Irms = Imaxv^,Urms = Umaxx/^进行数学运算，即可得到方波逆变器输出电流或电压的真有效值。本申请实施例提供的方波逆变器电压电流检测装置通过低成本的硬件最大电压转换器和占空比转换器，将方波信号转换为易于单片机取样的直流电平信号，从而可以用低档单片机来实现方波逆变器的电压和电流有效值的取样，以简单的电路、较低的成本来实现方波逆变器的输出电压、电流、功率的有效值的准确显示。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种方波逆变器交流电压电流检测装置，其特征在于，包括 对方波脉冲信号进行采样，将采样获得的方波脉冲信号的最大值转换为直流电平信号的方波最大值转换器； 对方波脉冲信号的占空比进行采样，将采样获得的方波脉冲信号的占空比转换为直流电平信号的方波占空比转换器； 分别与所述方波最大值转换器及方波占空比转换器相连接，接收所述方波最大值转换器发送的最大值直流电平信号，及所述方波占空比转换器发送的占空比直流电平信号；并依据所述最大值直流电平信号及所述占空比直流电平信号获得方波脉冲信号有效值的单片机。
2.根据权利要求I所述的检测装置，其特征在于，所述单片机包括 第一 AD转换口和第二 AD转换口 ； 所述第一 AD转换口与所述方波最大值转换器相连接； 所述第二 AD转换口与所述方波占空比转换器相连接。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述方波占空比转换器包括 依次串联的第四电阻R4、第五电阻R5和第九电阻R9 ； 其中 所述第五电阻R5和第九电阻R9串联的线路上并联有第二二极管D2 ； 所述第五电阻R5和第二电阻R9之间的连线与第四运算放大器UlD的负输入端相连接; 所述第四运算放大器UlD的正输入端与所述方波占空比转换器的输入端相连接；所述第四运算放大器UlD的输出端依次通过第六电阻R6、第七电阻R7与第三运算放大器UlC的正输入端相连接； 所述第六电阻R6与第七电阻R7之间的连线通过第三电容C3分别与第三运算放大器UlC的负输入端、第三运算放大器UlC的输出端相连接； 所述第六电阻R6与所述第三运算放大器UlC正输入端之间的连线通过第四电容C4接地； 所述第三运算放大器UlC的输出端与单片机的第一 AD转换口相连接； 所述第三运算放大器UlC的输出端通过第八电阻R8接地。
4.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述方波最大值转换器包括 第二运算放大器UIB; 所述第二运算放大器UlB的正输入端与第四运算放大器UlD的正输入端相连接； 所述第二运算放大器UlB的正输入端与第一电阻Rl相连接； 所述第二运算放大器UlB的正输入端通过第一电容Cl接地； 所述第二运算放大器UlB的输出端通过第一二极管Dl与第一运算放大器UlA的正输入端相连接； 所述第一二极管Dl的阴极分别通过第三电阻R3及第二电容C2接地； 所述第一运算放大器UlA的输出端分别与所述第一运算放大器的负输入端、第二运算放大器UlB的负输入端相连接； 所述第一运算放大器UlA的输出端与单片机的第二 AD转换口相连接；·所述第一运算放大器UlA的输出端通过第二电阻R2接地。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种方波逆变器交流电压电流检测装置，包括对方波脉冲信号进行采样，将采样获得的方波脉冲信号的最大值转换为直流电平信号的方波最大值转换器；对方波脉冲信号的占空比进行采样，将采样获得的方波脉冲信号的占空比转换为直流电平信号的方波占空比转换器；分别与方波最大值转换器及方波占空比转换器相连接，接收方波最大值转换器发送的最大值直流电平信号及方波占空比转换器发送的占空比直流电平信号；并依据所述最大值直流电平信号及所述占空比直流电平信号获得方波脉冲信号有效值的单片机。本申请实施例提供的检测装置实现了用低档单片机实现对方波逆变器的电压和电流有效值的取样过程，节约了方波有效值的获取成本。
文档编号G01R19/22GK202676790SQ201220234560
公开日2013年1月16日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者姚继忠, 高阳 申请人:苏州工业园区博百电气电子有限公司