一种基于锁相环电路的电网过零检测系统

本发明涉及一种检测系统，具体是指一种基于锁相环电路的电网过零检测系统。

随着智能电网的迅猛发展，电力载波通讯技术也得到广泛的应用。电力载波通讯 技术在应用时需要精确的检测电力线上交流电的过零点，以确保其通讯性能。目前电力线 上交流电的过零点通常采用过零检测系统进行检测，然而，现有的过零检测系统抗干扰能 力较差，在电网出现波动时信号容易出现偏移，导致检测精度差，无法满足人们的需求。

本发明的目的在于解决现有的过零检测系统抗干扰能力较差的缺陷，提供一种基 于锁相环电路的电网过零检测系统。

本发明的目的通过下述技术方案现实：一种基于锁相环电路的电网过零检测系 统，主要由检测芯片U，电源电路，与电源电路相连接的采样电路，负极与检测芯片U的B管脚 相连接、正极与采样电路相连接的电容C3，正极与检测芯片U的CEXT管脚相连接、负极与检 测芯片U的REXT管脚相连接的电容C4，一端与检测芯片U的VCC管脚相连接、另一端与电源电 路相连接的电阻R4，与检测芯片U的Q管脚相连接的锁相环电路，以及分别与锁相环电路和 检测芯片U的GND管脚相连接的检测输出电路组成；所述检测输出电路还与电源电路相连 接。

进一步的，所述锁相环电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT3，串接在放大器P2的 输出端和放大器P1的正极之间的电阻R6，串接在放大器P2的输出端和放大器P1的负极之间 的电阻R7，串接在放大器P1的负极和三极管VT3的发射极之间的电阻R8，串接在放大器P1的 正极和三极管VT3的集电极之间的电阻R10，正极与放大器P1的正极相连接、负极与放大器 P1的输出端相连接的电容C7，正极与放大器P1的输出端相连接、负极经电阻R11后与三极管 VT3的基极相连接的电容C8，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R12后与电容C8的负 极相连接的二极管D5，以及串接在放大器P2的输出端和负极之间的电阻R9组成；所述放大 器P2的输出端作为该锁相环电路的输入端并与检测芯片U的Q管脚相连接；所述三极管VT3 的发射极接地；所述放大器P1的输出端作为该锁相环电路的输出端并与检测输出电路相连 接。

所述电源电路由变压器T，正极与变压器T的副边电感线圈的非同名端相连接、负 极与变压器T的副边电感线圈的同名端相连接的电容C1组成；所述电容C1的正极和负极均 与采样电路相连接。

所述采样电路由放大器P，N极与放大器P的负极相连接、P极经电阻R2后与放大器P 的负极相连接的二极管D3，P极与放大器P的负极相连接、N极与二极管D3的P极相连接的二 极管D2，N极与放大器P的正极相连接、P极经电阻R3后分别与电容C1的负极和检测芯片U的 GND管脚相连接的二极管D1，正极与放大器P的负极相连接、负极与二极管D3的P极相连接的 电容C2，以及一端与放大器P的负极相连接、另一端与电容C1的正极相连接的电阻R1组成； 所述放大器P的输出端与电容C3的正极相连接；所述电容C1的正极还经电阻R4后与检测芯 片U的VCC管脚相连接。

所述检测输出电路由三极管VT1，三极管VT2，正极与锁相环电路的输出端相连接、 负极与三极管VT1的基极相连接的电容C5，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与检 测芯片U的GND管脚相连接的电阻R5，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与检测芯片U 的GND管脚相连接的同时接地的电容C6，以及N极与电容C1的正极相连接、P极与三极管VT2 的基极相连接的二极管D4组成；所述三极管VT2的基极与三极管VT1的集电极相连接、其集 电极与二极管D4的N极相连接、其发射极作为输出端。

所述检测芯片U为SN74121N集成芯片。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明采用SN74121N集成芯片与外围电路相结合，使其拥有更强的抗干扰能 力，即使在电网出现波动的情况下仍然能够稳定的工作，精确的检测出电力线上交流电的 过零点。

(2)本发明可以对电压的相位进行锁定，避免电压相位波动而影响本发明过零检 测精度。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的锁相环电路的结构图。

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于 此。

实施例

如图1所示，本发明主要由检测芯片U，电源电路，与电源电路相连接的采样电路， 负极与检测芯片U的B管脚相连接、正极与采样电路相连接的电容C3，正极与检测芯片U的 CEXT管脚相连接、负极与检测芯片U的REXT管脚相连接的电容C4，一端与检测芯片U的VCC管 脚相连接、另一端与电源电路相连接的电阻R4，与检测芯片U的Q管脚相连接的锁相环电路， 以及分别与锁相环电路和检测芯片U的GND管脚相连接的检测输出电路组成；所述检测输出 电路还与电源电路相连接。为了更好的实施本发明，所述检测芯片U优选SN74121N集成芯片 来实现。

其中，所述电源电路由变压器T，正极与变压器T的副边电感线圈的非同名端相连 接、负极与变压器T的副边电感线圈的同名端相连接的电容C1组成；所述电容C1的正极和负 极均与采样电路相连接。

该所述采样电路由放大器P，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C2，二极管D1，二极管D2 以及二极管D3组成。

连接时，二极管D3的N极与放大器P的负极相连接、其P极经电阻R2后与放大器P的 负极相连接。二极管D2的P极与放大器P的负极相连接、其N极与二极管D3的P极相连接。二极 管D1的N极与放大器P的正极相连接、其P极经电阻R3后分别与电容C1的负极和检测芯片U的 GND管脚相连接。电容C2的正极与放大器P的负极相连接、其负极与二极管D3的P极相连接。 电阻R1的一端与放大器P的负极相连接、其另一端与电容C1的正极相连接所述电容C1的正 极还经电阻R4后与检测芯片U的VCC管脚相连接。所述放大器P的输出端与电容C3的正极相 连接。

另外，所述检测输出电路由三极管VT1，三极管VT2，电阻R5，电容C5，电容C6以及二 极管D4组成。

连接时，电容C5的正极与锁相环电路的输出端相连接、其负极与三极管VT1的基极 相连接。电阻R5的一端与三极管VT1的发射极相连接、其另一端与检测芯片U的GND管脚相连 接。电容C6的正极与三极管VT2的发射极相连接、其负极与检测芯片U的GND管脚相连接的同 时接地。二极管D4的N极与电容C1的正极相连接、其P极与三极管VT2的基极相连接。所述三 极管VT2的基极与三极管VT1的集电极相连接、其集电极与二极管D4的N极相连接、其发射极 作为输出端并接外部单片机。

如图2所示，所述锁相环电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT3，电阻R6，电阻R7， 电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，二极管D5，电容C7以及电容C8组成。

连接时，电阻R6串接在放大器P2的输出端和放大器P1的正极之间。电阻R7串接在 放大器P2的输出端和放大器P1的负极之间。电阻R8串接在放大器P1的负极和三极管VT3的 发射极之间。电阻R10串接在放大器P1的正极和三极管VT3的集电极之间。电容C7的正极与 放大器P1的正极相连接、其负极与放大器P1的输出端相连接。电容C8的正极与放大器P1的 输出端相连接、其负极经电阻R11后与三极管VT3的基极相连接。二极管D5的N极与放大器P2 的正极相连接、其P极经电阻R12后与电容C8的负极相连接。电阻R9串接在放大器P2的输出 端和负极之间。所述放大器P2的输出端作为该锁相环电路的输入端并与检测芯片U的Q管脚 相连接。所述三极管VT3的发射极接地；所述放大器P1的输出端作为该锁相环电路的输出端 并与电容C5的正极相连接。

本发明采用SN74121N集成芯片与外围电路相结合，使其拥有更强的抗干扰能力， 即使在电网出现波动的情况下仍然能够稳定的工作，精确的检测出电力线上交流电的过零 点。同时，本发明可以对电压的相位进行锁定，避免电压相位波动而影响本发明过零检测精 度。

如上所述，便可很好的实现本发明。