一种电源直流电流计算方法及监测系统与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本发明属于电源电流监测技术领域，特别涉及一种电源直流电流计算方法及监测系统。背景技术：2.目前的直流监测技术主要依靠电流传感器进行测量，常见为霍尔传感器。在测量电流值时一般存在零点漂移，电偏移误差，影响精度，一般对于零点漂移，可通过软件或硬件方式进行消除，但是其他误差无法通过硬件进行消除。3.现有技术中，专利cn112737295a采用软件消除零点漂移，根据电流传感器的工作状态，确定电流传感器的修正偏置值，计算修正偏置值和电流传感器的初始偏置值之和，作为电流传感器的工作偏置值，根据电流传感器的工作偏置值和预先获取的电流初始值，计算电流传感器的采样值，直接在电流初始值的基础上进行修正，专利cn108680885a采用硬件消除零点漂移通过霍尔电流传感器实时采集道岔动作电流值，通过校零模块对霍尔电流传感器进行自动校零操作，现有技术缺点：通过软件或硬件方式只消除了零点漂移误差，其他误差无法消除，影响精度。技术实现要素：4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电源直流电流计算方法及监测系统，以解决现有技术中，通过软件或硬件方式只消除了零点漂移误差，其他误差无法消除，影响精度的问题。5.为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：6.本发明提出了一种电源直流电流计算方法，所述方法包括：7.获取模数转换器采集的实际电压值d、电流互感器参考电压vref、模数转换器输入范围增益beta和电流放大倍数mult；8.根据所述模数转换器采集的实际电压值d、电流互感器参考电压vref、模数转换器输入范围增益beta和电流放大倍数mult计算电流i。9.所述根据所述模数转换器采集的实际电压值d、电流互感器参考电压vref、模数转换器输入范围增益beta和电流放大倍数mult计算电流值i，包括10.所述获取模数转换器采集的实际电压值d包括：11.当上电初始化时，模数转换器采集到电压值d0；12.当上电初始化完成后，模数转换器采集到电压值dt；13.根据所述采集到的电压值d0和采集得到的电压值dt计算模数转换器实际采集的电压值d。14.根据所述采集到的电压值d0、采集得到的电压值dt计算电压值d，包括：d＝dt-d0。15.所述采集到的电压值d0为电流互感器参考电压和电流互感器零点漂移之和，此时外界负载为0，d0＝φ×(vref+voe)，16.式中，vref1为模数转换器参考电压、voe为电流互感器零点漂移、vref为电流互感器参考电压、beta为模数转换器输入范围增益。17.所述电流互感器参考电压vref＝2.5±0.025v。18.所述电流互感器零点漂移voe＝±10mv。19.所述电源为交流转直流电源，直流电流监测范围为0-40a，用于对所述电源的电压、电流信息进行监测，所述电源同时对外部负载和内部监测模块进行供电。20.当上电初始化时，如果所述电源处于校准模式，则进行软件校准，消除所述电流互感器存在的误差，在进行所述软件校准时，先将需监测的电流线从所述电流互感器中拔出，保证所述软件校准时，所述电流互感器为绝对空载状态。21.本发明还提出了一种电源直流电流监测系统，所述系统包括：22.电源单元，用于给外部负载提供外部供电电流和给内部监测模块监测电路提供自身所需要的供电电流；23.电流互感器，用于对所述电源单元给所述外部负载提供的电流和所述内部监测模块提供的电流进行非接触式采集；24.模数转换器，用于接收并转换处理所述电流互感器采集的数据，并将处理后的数据传输给cpu；25.cpu，用于接收并处理模数转换器输出的数据，执行所述的电源直流电流计算方法。26.本发明所提出的技术方案通过软件和硬件结合的方式，消除了零点漂移误差和电偏移误差，保证了精度，从而解决现有技术中，通过软件或硬件方式只消除了零点漂移误差，其他误差无法消除，影响精度的问题。附图说明27.为了更清楚地说明本发明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一个简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。28.图1示出根据本发明实施例的一种电源直流电流监测系统示意图；29.图2示出根据本发明实施例的一种电源直流电流计算方法流程图。具体实施方式30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。31.如图1所示为本发明实施例的一种电源直流电流监测系统示意图。所述电源直流电流监测系统，包括：32.电源单元，用于给外部负载提供外部供电电流和给内部监测模块监测电路提供自身所需要的供电电流；33.电流互感器，用于对所述电源单元给所述外部负载提供的电流和所述内部监测模块提供的电流进行非接触式采集；34.模数转换器，用于接收并转换处理所述电流互感器采集的数据，并将处理后的数据传输给cpu；35.cpu，用于接收并处理模数转换器输出的数据，执行电源直流电流计算方法。36.在本实施例中，电源单元为ipu-ii型电源，ipu-ii型电源为ac220v转dc24v电源，电流互感器测量范围为irange＝0-20a，参考电压vref，vref＝2.5±0.025v，电流互感器零点漂移voe＝±10mv，电流互感器增益gth＝800mv/ipn＝32mv/a，零点输出电压vout＝vref+voe；可对ipu-ii电源的电压、电流信息进行监测，直流电流监测范围为0-40a，要求精度为1％。37.在本实施例中，cpu为cortex-m4(stm32f407)。38.在本实施例中，软件为rt-thread嵌入式实时操作系统。39.在本实施例中，电流互感器选用ho 25-p型号，测量有效电流值ipn＝25a，可测量电流范围为ipm＝±62.5v，电流互感器ho 25-p主要存在两种误差，零点漂移和电偏移误差。40.在本实施例中，模数转换器为ad采集芯片，选用ads8688型号，16位模数转换器(adc)，模数转换器输入参考电压为vref1＝4.096v，输入范围增益为beta＝1.25倍，上电初始化后模数转换器采集的电压值为dt。41.本发明的电源直流电流监测系统，首先获取模数转换器采集的实际电压值d、参考电压vref、模数转换器输入范围增益beta、电流放大倍数mult；然后根据获取的上述数据以计算电流i；从而通过软件和硬件结合的方式，消除零点漂移误差和电偏移误差，保证了精度，解决现有技术中，通过软件或硬件方式只消除了零点漂移误差，其他误差无法消除，影响精度的问题。所述模数转换器采集的实际电压值d为上电初始化后模数转换器采集的电压值dt减去上电初始化时模数转换器采集的电压值do，所述do为电流互感器参考电压和零点漂移之和。42.图2示出根据本发明实施例的一种电源直流电流计算方法流程图。43.如图2所示，本实施例可以包括以下步骤：44.s11、获取模数转换器采集的实际电压值d、电流互感器参考电压vref、模数转换器输入范围增益beta和电流放大倍数mult；45.s12、根据所述模数转换器采集的实际电压值d、电流互感器参考电压vref、模数转换器输入范围增益beta和电流放大倍数mult计算电流值i。46.在本实施例中，根据所述模数转换器采集的实际电压值d，电流互感器参考电压vref、模数转换器输入范围增益beta和电流放大倍数mult计算电流值i，包括：47.在本实施例中，所述获取模数转换器采集的实际电压值d，包括：48.当上电初始化时，模数转换器采集到电压值d0；49.当上电初始化完成后，模数转换器采集到电压值dt；50.根据所述采集到的电压值d0和采集得到的电压值dt计算模数转换器实际采集的电压值d；51.在本实施例中，根据所述采集到的电压值d0、采集得到的电压值dt计算电压值d，包括：d＝dt-d0。52.在本实施例中，所述采集到的电压值d0为电流互感器参考电压和电流互感器零点漂移之和，此时外界负载为0，d0＝φ×(vref+voe)，53.式中，vref1为模数转换器参考电压、voe为电流互感器零点漂移、vref为电流互感器参考电压、beta为模数转换器输入范围增益。54.在本实施例中，当上电初始化时，如果所述电源单元处于校准模式，则进行软件校准，消除所述电流互感器存在的误差，在进行所述软件校准时，先将需监测的电流线从所述电流互感器中拔出，保证所述软件校准时，所述电流互感器为绝对空载状态；在软件运行过程中，所述误差通过滤波方式减小。55.在本实施例校准中，硬件上利用跳线的方式，对需监测的j16电流线进行短接，软件只有识别j16电流线短接时才会进行校准。56.在未校准的情况下，计算电流值i为：57.硬件电路可以消除参考电压误差，但是无法消除零点漂移，对于20a量程电源而言，零点漂移影响精度为：[0058][0059]本发明通过软件和硬件结合的方式，通过算法进行校准。当上电初始化时，模数转换器采集到的电压值d0为电流互感器参考电压和电流互感器零点漂移之和，d0＝φ×(vref+voe)。上电初始化完成后，模数转换器采集得到电压值为dt，计算实际采集到的电压值d＝dt-d0。计算电流值为：[0060][0061]硬件上利用跳线的方式，对j16进行短接，软件只有识别j16短接时才会进行校准，利用此方法消除参考电压的误差和零点漂移的误差，保证精度，电流互感器只需要在出厂时校准一次即可。[0062]本发明的电源直流电流计算方法及监测系统，包括获取模数转换器实际采集的电压值d；获取电流互感器参考电压vref；获取模数转换器输入范围增益beta；获取电流放大倍数mult；根据所述模数转换器实际采集的电压值d，电流互感器参考电压vref，模数转换器输入范围增益beta，电流放大倍数mult计算电流值i，通过软件和硬件结合的方式，消除了零点漂移误差和电偏移误差，保证了精度，从而解决现有技术中，通过软件或硬件方式只消除了零点漂移误差，其他误差无法消除，影响精度的问题。[0063]以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。









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