AD574在電子式互感器中的應用分析

摘 要：電力系統的保護和控制領域中，對電子式互感器的應用非常普遍，但是存在很多問題，最嚴重的問題是這種互感器的信號經過轉換后不能滿足處理器的要求，或者說信號的精度很差，存在很大的失真問題。通用的模數轉換方法有直接模數轉換法和間接模數轉換法，本文對這兩種模數轉換方法的特性進行了比較研究，通過理論分析和計算仿真得出在電子式互感器的信號調理轉換電路中使用AD574芯片后，可以大大提高轉換精度，且使信號不受系統諧波分量變化及頻率波動的影響，可以作為測量和保護控制通用的電子式互感器信號處理方案。

關鍵詞：電子式互感器；模數轉換；信號處理；增益；

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-04-00259-01

電子式互感器在電力系統應用涉及的一個重要問題是高壓側數據的轉換和同步傳送，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計應用還涉及到傳感信號的積分還原問題，由于傳感器組成材料發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保護和控制裝置的準確性和可靠性密切相關。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，輸出統一標準的0～10mA或4～20mA電流，或0～5V電壓，其中，4～20mA標準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標準電流，以便傳輸或直接送A/D轉換器進行A/D轉換，顯然電流型傳感器比電壓型傳感器抗干擾能力強，易于遠距離傳輸，因此，電流型傳感器被廣泛用于生產過程的檢測系統中。

一、間接模數轉換的理論分析

電壓積分比較的方式將被測電壓轉換成與邏輯電路兼容的脈沖串或方波實現對電壓的測量的，其輸出頻率與輸入信號呈精確的線性關系，即：

f=KV式中： K為壓頻轉換系數。

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

由最后結果可以看出，在ADC轉換完成后，會發出轉換結束信號，以示主機可以從模/數轉換器讀取轉換后的數據。結束信號可以用來向CPU發出中斷申請，CPU響應中斷后，在中斷服務子程序中讀取數據。也可用查詢轉換是否結束的方法來讀取數據，通過延時等待的方法來讀取數據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ADC轉換后，延時等待時間a大于ADC的轉換時間后便可以讀取轉換數據。

三、實驗結果及結論

實驗條件：泰克DPQ2012信號發生器，PW-4穩壓電源，泰克QB2003數字示波器，XDS510仿真器。

實驗時用利用XDS510仿真器調試程序和硬件，使用信號頻率為10-1000Hz，采樣率為10K，每周期采樣256點，記錄波形數據。

實驗中使用Mat lab的描點程序，將采樣得到的數據調入程序中，分析各頻率波形數據，結果為，采樣數據準確性高，精度好。后將該數據采集模塊在嵌入電子式互感器中，證實其可行性。說明AD574的轉換精度很理想，具有速度高、功耗低、體積小、外圍電路簡單、性價比高等諸多優點，實用價值很高。