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时分割乘法器

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  • 发布时间:2014/8/29 14:35:25
  • 作者:银河电气

时分隔乘法器概述

  时分割乘法器是很多电子式标准功率电能仪器的基本原理。日本横河因首次研制成功基于电子时分割功率测量方法的标准功率电能表而名声大噪,此后将这种表推向了世界各国而一举获得成功。
  时分割乘法器当前主要是用于电功率和电能量的测量,而且主要是作工频正弦波范围的交流测量。由于时分割乘法器在所有模拟器中准确度最高,因此多用在电能计量仪器中。

时分割乘法器原理

  时分割乘法器作为模拟乘法器的一种,它的基本原理就是待测电压和电流信号经互感器转换成交流电压信号相乘后,然后以一定的时间间隔Δt进行分割,Δt很小以至于在此期间输入电压可以看作是直流,乘法器就在这所分割的每一t中作一次相乘得出运算结果,根据功率表达式p(t)=u(t)i(t),将u(t)和i(t)输入到乘法器中相乘,得到一个与功率p成正比的模拟电压E0,再将此电压经V-F转换器变为频率,由频率计在Δt内计数N,由于Δt很小,可以看做是一瞬间,因此,乘法器输出的结果就是瞬间乘积的平均值。

时分割乘法器原理框图

图1 时分割乘法器原理框图

时分割乘法器特点

  1、时分割乘法器响应时间好,采用IC电路乘法器可使仪表结构大为简化。
  2、时分割乘法器型功率表成本较低。
  3、采用时分割乘法器的仪表在工频测量方面可以容易实现高精度的测量。

时分割乘法器的典型应用

  由于乘法器主要应用在工频正选信号中,所以时分制乘法器在电能分析仪中应用得非常广泛,而且可以达到ppm级的精度。由时分割乘法器构建的电能测试系统一般由电压、电流互感器,电压、电流放大器,时分割乘法器乘法器,电压频率转换器,分频器,A/D转换器及其单片机等电路构成。

基于时分割乘法器的测试系统原理图

图2 基于时分割乘法器的测试系统原理图

  采用电压、电流互感器实现一次回路的测量和被测电网的电气隔离,并将二次电压、电流信号调理至送入时分割乘法器的输入范围。信号经放大后分别送入时分割乘法器和电压、电流真有效值测量电路。时分割乘法器实现电压和电流的乘法运算,输出瞬时功率p(t)经低通滤波器将功率电压值转化成与信号脉冲成正比的频率信号。该频率信号经分频器分频送入单片机实现有功功率的计算显示。而电压、电流信号经真有效值测量电路后,由A/D模块转化成数字信号,送入单片机计算显示。


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