导言
现在，工业商场呈现出更高电能运用率的趋势，这就要求不断改进对电源体系的监控。对电源的恰当办理与分配对工业范畴的节能与整体电源运用状况十分重要。在拟定决议计划和保证恰当维护输电网与最终用户时，精确、实时的丈量尤为重要。
图1示出了有必要丈量三相涌流时的典型高压电力传输体系。对所生成的极高电压有必要进行阻隔和衰减，以便与低电压丈量及相应操控体系的输入容量相匹配。经过电源变压器进行榜首级高电压阻隔。例如，来自发电站的220 kV电压可转化成只要220V的较低电平。因为这一电压关于当时的模数转化器(ADC)仍是太大，因而需求进一步进行三相阻隔。下一步是将220V的电压转化成可丈量的±10V信号，以供给必需的操控与维护电路。负载电流丈量也需求相同的阻隔、丈量、操控与维护；经过高压变压器能够重复上述操作，以降低电压。
虽然输入频率相对较低，但每次丈量的时序十分重要，这一装备使咱们有必要对多个通道一起进行丈量。本文将具体介绍在这些丈量中恰当启用信号调理与数据转化的几种办法。
运用高压组件进行丈量
电压与电流丈量较常见的解决方案之一便是运用高压组件。来自变压器或变流器的信号经滤波后可经过运算放大器加以缓冲，变压器与运算放大器之间的有必要有一个电阻、电容(RC)滤波器，用以约束电压尖峰与输入电流，图2示出了选用这一装备的典型运用电路。
R1与C1可滤除变压器或许发生的电压尖峰。输入电阻器R1还有助于约束瞬态输入电流并维护运算放大器的高阻抗、非反相输入引脚。经R2与C2再次滤波可将运算放大器与电荷注入器材暂时阻隔。电荷注入器材一般与当时的逐次迫临寄存器(SAR)架构ADC相关。经过这种办法，能够对变压器（一般为20 Vpp或±10 Vpp）的输出电压进行缓冲并将其传递给ADC输入端。
不过，这款简略的电路也存在一些缺陷。首要有必要运用三个电源才能让这个电路正常作业（这也是最大的缺陷）：运算放大器与ADC的模仿部分别离需求一个±12 V的电源，处理器接口需求一个5 V电源。这三个电源有必要专门用于电路的模仿丈量部分，不能从用于数字处理或中继驱动器的任何有噪声的辅佐电源派生。一起，这些要求使得电路板布局变得极为杂乱，而且不可避免地增加了多层印刷电路板(PCB)的规划本钱。第二个问题在于有限的组件数量：只要少量几家制造商能够供给具有±10 V输入电压的ADC。
运用低压组件进行丈量
另一个解决方案是运用低压组件进行电源丈量。在这一特定的状况下，咱们所提及的组件都是运用低本钱的5 V单电源进行模仿丈量。图3示出了运用这些低本钱、低电压组件的主张解决方案。来自阻隔变压器的±10 V信号直接传输至差动放大器（例如TI公司的INA159）的输入端。100 kΩ电阻器的高输入阻抗与±30 V的最大输入电压使得这一衔接成为或许。别的还可对内部电阻器进行微调，以到达最佳的线性度及共模抑制比(CMRR)。
随后可对输出信号进行电平转化并衰减到0.5 V ~ 4.5 V，然后直接传输到ADC（例如TI公司的ADS8365）。这款全新的16位6通道同步采样的低功耗SAR转化器经过6个ADC供给固有的采样和坚持特性，该器材可用于电源丈量运用。在该运用中，丈量三相电压与三相电流。
运用ΔΣ转化器进行丈量
第三种可选解决方案是运用ΔΣ ADC来转化输入信号。运用ΔΣ ADC转化器进行丈量的首要优势之一是能够运用数字滤波器。数字滤波器不只能够滤除转化器的量化噪声，而且还能以固有的办法对此类运用中存在的较大噪声定形，并将其扫除在信号频带之外。在某些丈量中除选用前面说到的6通道外还增加了别的两个通道。在这些状况下，也能够丈量零线(neutral line)电压与电流。ΔΣ转化器（例如TI公司的ADS1204）具有四个16位功用独立的ΔΣ调制器。经过运用两个ADS1204转化器，能够一起从8个输入通道取得丈量数据。
图4说明晰四通道解决方案。INA159可对来自变压器的输入信号进行衰减并调理电平。ADS1204将此信号数字化，并供给位流输出。可编程数字滤波器（本例中为TI公司的AMC1210）可处理该位流并供给16位二进制输出，DSP或微操控器可运用该输出供给丈量与操控算法功用。在这一特定的状况下，关于实时工业丈量，引荐运用TI公司的TMS320F280x。
总结
当体系电源监督设备的规划存在十分高的电压时，能够运用现有的组件来创立简略、高功用、低本钱电压与电流丈量解决方案，上述解决方案仅为其间的几种罢了。还有两种简略易用的办法：具有附加对被测信号模仿滤波功用的SAR转化器以及具有固有数字滤波器的ΔΣ转化器。这两款解决方案均可供给高功用丈量。但是关于选用何种解决方案取决于给定运用的要求。
从前史的视点来看，发电站电压和电流丈量之间的阻隔由变压器供给，而且已被公认为是本钱最低的、长时间牢靠的解决方案。最近咱们还推出了其它的阻隔技能，这些技能或许答应进行信号调理，并答应ADC转化在阻隔层的发电站一端进行，以进步丈量精确度。这一全新的阻隔技能选用%&&&&&%式阻隔层（例如TI公司的ISO721）来供给高达6 kV的阻隔（或许超出该值）。再参照图4，能够在ADS120x调制器与AMC1210数字滤波器之间施行阻隔层，然后不需求再运用图1中的其它阻隔变压器。在随后几个月里将推出更多的阻隔产品，包含可在阻隔层的高电位侧进行模仿丈量的器材。
