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本发明专利技术的电能发射器涉及一种特别适用于特定功能的数据处理设备。 是一款基于FPGA现场可编程门阵列结合三模冗余技术的具有容错功能的电能变送器，包括三相信号采集模块、信号调理模块、A/D采样模块、频率测量模块、FPGA控制器模块,CAN总线通讯模块和电源模块克服了现有电能变送器任何单相传输错误都会直接导致最终转换结果错误可能导致系统开环或设备故障，从而导致故障整个系统。

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【技术实现步骤摘要】

[专利摘要] 本专利技术的电能传输器涉及一种特别适用于特定功能的数据处理设备。 是一款基于FPGA现场可编程门阵列结合三模冗余技术的具有容错功能的电能变送器，包括三相信号采集模块、信号调理模块、A/D采样模块、频率测量模块、FPGA控制器模块、CAN总线通讯模块和电源模块克服了现有电力发射器会直接缺陷导致最终传输结果出错，甚至导致系统开环或设备故障，导致整个系统瘫痪的问题. 【专利说明】电能发射器

本专利技术的技术方案涉及一种特别适用于特定功能的数据处理装置，具体为一种电能发射器。

技术介绍

电能变送器广泛应用于工业领域的电能测量、巡回检测、自动控制和调度等领域。 随着工业自动控制系统的日益复杂和智能电网的出现和不断完善，电力系统的可靠性开始受到世界各国的高度重视。 其中，保证电力系统可靠性的一个重要环节是检测和传输装置的高可靠性。 现有的电能发射器不具备冗余容错功能。 任何单相传输的错误都会直接导致最终传输结果的错误。 在工业闭环控制系统中，如果由于功率发送器故障导致反馈信息错误，则难度极大。 容易造成系统开环或设备故障，导致整个系统瘫痪。 此外，现有的电能变送器还存在测量时效性差、精度低、无远程网络接口等缺点。 因此，电力系统需要具有高精度、高时效性、冗余容错和网络接口的电能变送器。

技术实现思路

本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种电力发射机，它是一种基于FPGA现场可编程门阵列结合具有容错功能的三模冗余技术的电力发射机，克服了现有电力发射机的任何单相传输的错误将直接导致最终传输结果的错误，甚至导致系统开环或设备故障，导致整个系统瘫痪的缺陷。 本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：电能发射机，是一种基于FPGA现场可编程门阵列结合三模冗余技术的具有容错功能的电能发射机，包括三相信号采集模块、信号调理模块、A/D采样模块、频率测量模块、FPGA控制器模块、CAN总线通信模块和电源模块； 其中，三相信号电表组模块包括三相电压传感器和三相电流传感器，A/D电表采样模块包括电表采样通道、ADC芯片及外围电路，输出端三相信号采集模块中的三相电压传感器和三相电流传感器与信号调理模块的输入端相连，信号调理模块的输出端与信号的输入端相连。调节模块。 A/D采样模块的输入端与测频模块的输入端相连，A/D采样模块中的ADC芯片由FPGA控制器模块中的A/D采样控制模块进行同步控制，指令A/D采样模块对三相电压传感器的采样通道和三相电流传感器的电流信号分别进行同步采样，并将得到的采样数据并行发送给FPGA控制模块，以及频率测量模块的数据也输入到FPGA控制器模块。 控制器模块中的CAN总线通信控制模块控制CAN总线通信模块，电源模块为信号调理模块、A/D采样模块、FPGA控制器模块和CAN总线通信模块供电。

上述功率发射器，FPGA控制器模块为FPGA现场可编程门阵列，包括锁相环模块、A/D采样控制模块、双口RAM模块、DFT变换模块、数据存储器模块、参数计算模块、冗余容错模块和CAN总线输出控制模块。 上述电力变送器，三模冗余技术，即三模冗余法，是将三相电的每一相作为冗余通道，将每一相电的电压，电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数参数并行计算，计算结果以“三选二”表决方式相互比较，判断三相参数的正确性. 具体方法为： (一)电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数容错设计 A、B、C三相电压电流有效值传输结果均以16位二进制存储，电压和最大允许电流测量值Umax=120V，Imax=6A，标准值US=100V，IS=5A，三相允许互差值10%US，10 %IS，所以电压有效值传输结果偏低 这 11 位是允许互差位。 因此，“三取二”容错法采用三相电压电流计算结果高5位截取，从高到低逐位比较。 相位或两相传输错误错误掩码，并以输出错误码的形式对错误相位进行提示，U' X, I' X 代表X相电压电流的高5位值， UX、IX表示X相电压、电流有效值，Px表示X相有功功率值，具体容错判断方法如下： (1.1)三相输电全部无误，SP： [claim] 1. 电力变送器，其特征在于：是一种基于FPGA现场可编程门阵列结合三模冗余技术的具有容错功能的电力变送器，包括三相信号采集模块、信号调理模块模块、A/D采样模块、频率测量模块、FPGA控制器模块、CAN总线通信模块和电源模块； 其中，三相信号采集模块包括三相电压传感器和三相电流传感器，A/D采样模块包括采样通道、ADC芯片和外围电路，三相信号采集模块的输出端三相电压传感器和三相电流传感器连接到信号调理模块的输入端，信号调理模块的输出端连接到A/D采样模块的输入端和输入端频率测量模块，A/D采样模块中的ADC芯片由FPGA控制器模块中的A/D采样控制模块同步控制，指示A/D采样模块的采样通道同步控制三相电压传感器的电压信号和三相电流传感器的电流信号。 采样，将得到的采样数据并行发送给FPGA控制模块，频率测量模块的数据也输入到FPGA控制器模块，FPGA控制器模块中的CAN总线通信控制模块控制CAN总线通信模块，电源模块控制信号调理模块、A/D采样模块、FPGA控制器模块和CAN总线通信模块提供电源。

2.根据权利要求1所述电能发射器，其特征在于：所述FPGA控制器模块为FPGA现场可编程门阵列，包括锁相环模块、A/D采样控制模块、双口RAM模块、DFT转换模块、数据存储模块、参数计算模块、冗余容错模块和CAN总线输出控制模块。 3.根据权利要求1所述的电量变送器，其特征在于:所述的三模冗余技术为三模冗余方法，是以三相电中的每一相TV为一个冗余通道，在FPGA中控制各相电的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数等参数在逆变模块中并行计算，计算结果采用“三取二”表决方式计算相互比较判断对错，具体方法为： (1)电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数容错设计A、B、C三相电压电流有效值变送结果全部以16位二进制数字量存储，电压和电流的最大允许测量值Umax=120v，Imax=6A，标准值Us=100v，Is=5A，允许的三相互变互差值为10%US，10%IS，则电压有效值传输结果的低11位为允许互差位。 因此，“三取二”容错法采用从三相电压电流计算结果中截取高5位，从高到低逐位进行三相互差。 按照三选二的投票方式，完成单相或两相传输错误的错误屏蔽，对错误相以输出错误码的形式给出提示，U' x , I' x 代表X相电压和电流。 高5位数值，Ux、Ix代表X相电压电流有效值，Px代表X相有功功率值。 具体容错判断方法如下： (1.1) 三相输电无误，即：U，A=U，B=U，c，I，A=I，B=I， C、则TT Ua+Ujj+Uc T IA+IB+IC U=”~j~I = ~^, P = PA+PB+PC, S = UI; Q = ^ls2-P2, = (1.2) 单相传输误差，以A相传输误差为例，B和C同理，即U' a off U' B = U' c or I ' a off I' B=I' c

【技术保护要点】

电能变送器的特点是：它是一种基于FPGA现场可编程门阵列结合三模冗余技术的具有容错功能的电能变送器，包括三相信号采集模块、信号调理模块、A/D采样模块、频率测量模块、FPGA控制器模块、CAN总线通信模块和电源模块； 其中，三相信号采集模块包括三相电压传感器和三相电流传感器，A/D采样模块包括采样通道、ADC芯片和外围电路，三相电压传感器的输出端和三相信号采集模块中的三相电流传感器与信号调理模块的输入端相连，信号调理模块的输出端与A/D采样模块的输入端相连电量变送器，频率测量模块的输入端与信号调理模块的输入端相连。模块输入端相连，A/D采样模块中的ADC芯片由FPGA控制器模块中的A/D采样控制模块同步控制，从而分别使用A/D采样模块的采样通道为电压信号和三相电压传感器的电压信号。 同时对三相电流传感器的电流信号进行采样，得到的采样数据并行送入FPGA控制模块电量变送器，测频模块的数据也输入FPGA控制模块。 FPGA控制器模块中的CAN总线通信控制模块对CAN总线通信模块进行控制，电源模块为信号调理模块、A/D采样模块、FPGA控制器模块和CAN总线通信模块供电。

【技术特点概要】

【专利技术性质】

技术研发人员：李志军、周淼淼、马骏、

申请人（专利权）：河北工业大学，

类型：发明

外省市：天津； 12

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