專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源。
技術(shù)背景[0002]隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，電力負(fù)荷急劇加大，特別是沖擊性和非線(xiàn)性負(fù)荷容量的不斷增長(zhǎng)，使得電網(wǎng)發(fā)生波形畸變、電壓波動(dòng)與閃變和三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題。 電能質(zhì)量問(wèn)題直接影響高靈敏度負(fù)荷，也影響節(jié)能減排，于是電能質(zhì)量越來(lái)越受到重視，出現(xiàn)了很多電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，但關(guān)于它的校準(zhǔn)裝置的發(fā)展相對(duì)滯后，還沒(méi)有成熟穩(wěn)定的專(zhuān)門(mén)校準(zhǔn)設(shè)備。[0003]目前國(guó)內(nèi)外的諧波標(biāo)準(zhǔn)源為了保證輸出幅度的準(zhǔn)確，都是將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，通過(guò)與機(jī)內(nèi)的直流基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制，使輸出信號(hào)幅度保證一定的準(zhǔn)確度。在相位控制方面，大都采用過(guò)零觸發(fā)來(lái)檢測(cè)相位，然后通過(guò)計(jì)算再控制相位的準(zhǔn)確度。[0004]現(xiàn)有控制方法在無(wú)諧波的幅度控制上是可取的，但在有諧波的信號(hào)和相位控制上存在兩個(gè)弊端一是相位檢測(cè)時(shí)引入的過(guò)零觸發(fā)計(jì)數(shù)會(huì)帶來(lái)諸多誤差，最終將影響相位的控制精度二是由于相位控制環(huán)節(jié)過(guò)多，從相位檢測(cè)一計(jì)算一輸出控制一相位平衡這一過(guò)程需反復(fù)幾次才能確定輸出相位的最終值，這就會(huì)大降低測(cè)量效率。當(dāng)三相標(biāo)準(zhǔn)源有多個(gè)參量要進(jìn)行調(diào)節(jié)控制時(shí)，如果采用上述原理將使系統(tǒng)非常復(fù)雜，且難于實(shí)現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)的三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源。[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源，其包括主控模塊、 與主控模塊相連的波形發(fā)生器、與波形發(fā)生器相連的功率放大器、與功率放大器相連的矢量采樣模塊、以及與矢量采樣模塊和主控模塊均相連的測(cè)量模塊。[0007]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括如下附屬技術(shù)方案[0008]優(yōu)選的，所述主控模塊分別與輸入模塊、輸出模塊相連，并包括復(fù)雜可編程邏輯器件和內(nèi)存。[0009]優(yōu)選的，所述功率放大器包括信號(hào)輸入、低通濾波器、與低通濾波器相連的幅度控制器、與幅度控制器相連的比較器、與比較器的輸出相連的功放前級(jí)模塊、與功放前級(jí)模塊相連的功率放大模塊、由功率放大模塊輸出的信號(hào)輸出、將信號(hào)輸出反饋至比較器的自動(dòng)增益控制模塊、以及對(duì)信號(hào)輸出進(jìn)行取樣的取樣模塊，其中取樣模塊取樣后將信號(hào)再反饋給矢量采樣模塊。[0010]所述矢量采樣模塊包括用于電壓矢量采樣的精密電阻、用于電流矢量采樣的有源補(bǔ)償式電流互感器、和用于電流/電壓變換的高精度運(yùn)算放大器。[0011]所述測(cè)量模塊采用高精度16位A/D電路。[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)采用交流信號(hào)的全信息采樣，省去了轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的誤差，精度更高，直接進(jìn)行交流信號(hào)的比對(duì)，省去了相位控制時(shí)反復(fù)計(jì)算、輸出控制、相位平衡等過(guò)程，效率更高，速度更快。


[0013]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。[0014]圖1是本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。[0015]圖2是本實(shí)用新型的主控模塊和波形發(fā)生器的連接關(guān)系圖。[0016]圖3是本實(shí)用新型的功率放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0017]如圖1-3所示，為本實(shí)用新型的一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源的具體實(shí)施例，其包括主控模塊10、與主控模塊10相連的波形發(fā)生器20、與波形發(fā)生器20相連的功率放大器30、 與功率放大器30相連的矢量采樣模塊40、以及與矢量采樣模塊40和主控模塊10均相連的測(cè)量模塊50。其中主控模塊10分別與輸入模塊12、輸出模塊14相連，并包括復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD) 102和內(nèi)存104。[0018]如圖2所示，根據(jù)輸入模塊12的輸入，控制信號(hào)經(jīng)過(guò)復(fù)雜可編程邏輯器件 102 (CPLD)和內(nèi)存104，然后分為三路并經(jīng)過(guò)相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊200，合成六相基準(zhǔn)信號(hào)源UA、IA、UB、IB、UC、IC。而合成六相基準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)電壓U=Esin(2 π f+0), 即U通過(guò)直流基準(zhǔn)溯源于直流基準(zhǔn)電壓E，六相信號(hào)源的頻率f直接溯源于內(nèi)部頻率基準(zhǔn)， 由恒溫石英晶體振蕩器的振蕩頻率給頻率合成器合成所需要的頻率，六相信號(hào)源的相位0 直接溯源于時(shí)分割移相電路。由于E的準(zhǔn)確度可優(yōu)于0. 002%，而f的準(zhǔn)確度優(yōu)于0. 002Hz。 由此所構(gòu)成的六相基準(zhǔn)信號(hào)源可達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)UA，UB, UC, ΙΑ, IB, IC的幅度準(zhǔn)確度可優(yōu)于量程的0. 01%，而之間的相位優(yōu)于士0. 002度，以上指標(biāo)均是長(zhǎng)期穩(wěn)定指標(biāo)，這樣就完成了一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的六相基準(zhǔn)量的建立。[0019]如圖3，由于六相交流基準(zhǔn)量須通過(guò)功率放大器30放大，才能使輸出的電壓、電流具有一定的帶負(fù)載能力，而功率放大器30采用了復(fù)合反饋控制帶采樣的電壓、電流功率放大器，近似為理想的功率放大器。功率放大器30包括信號(hào)輸入300、低通濾波器301、與低通濾波器301相連的幅度控制器302、與幅度控制器302相連的比較器303、與比較器303 的輸出相連的功放前級(jí)模塊304、與功放前級(jí)模塊304相連的功率放大模塊305、由功率放大模塊305輸出的信號(hào)輸出306、將信號(hào)輸出306反饋至比較器303的自動(dòng)增益控制模塊 307、以及對(duì)信號(hào)輸出306進(jìn)行取樣的取樣模塊308，其中取樣模塊308取樣后反饋給矢量采樣模塊40。而功率放大器30的工作原理由波形發(fā)生器20合成的交流基準(zhǔn)信號(hào)為功率放大器30的信號(hào)輸入300。由于在傳輸?shù)倪^(guò)程中，交流基準(zhǔn)信號(hào)會(huì)感應(yīng)一部分無(wú)用的高頻電信號(hào)，所以通過(guò)低通濾波器301把高于3KHz以上的中高頻干擾信號(hào)濾除。然后將濾波后的交流基準(zhǔn)信號(hào)送至幅度控制器302，幅度控制器302主要由16位高精度數(shù)字電位器構(gòu)成以調(diào)節(jié)輸出電量的細(xì)度，經(jīng)過(guò)幅度調(diào)節(jié)后的交流電壓信號(hào)送至比較器303與自動(dòng)增益控制模塊307通過(guò)輸出端取回的輸出比例信號(hào)進(jìn)行比較，而自動(dòng)增益控制模塊307主要取輸出量的幅值比例信號(hào)、相位信號(hào)及部分高頻電信號(hào)成份，比較得出的一誤差信號(hào)送至功放前級(jí)模塊304去驅(qū)動(dòng)功率放大模塊305。功率放大模塊305則主要完成升壓或升流及功率放大功能。由此功率放大模塊305放大后的交流信號(hào)接至輸出端輸出，同時(shí)還送至取樣模塊 308進(jìn)行取樣后反饋給矢量采樣模塊40。[0020]從實(shí)際電路中發(fā)現(xiàn)，三相諧波源的最終輸出值Uo的準(zhǔn)確度不僅取決于三相基準(zhǔn)信號(hào)Ui的準(zhǔn)確度，而且和矢量采樣的比例系數(shù)β有關(guān)。由于本實(shí)用新型是以交流信號(hào)做為基準(zhǔn)信號(hào)，其在放大過(guò)程中必然產(chǎn)生幅值誤差和相移誤差，因此要求取樣信號(hào)必需包含這兩項(xiàng)誤差，且取樣信號(hào)帶來(lái)的附加誤差必須很小，才能使輸出的電壓，電流及相位值嚴(yán)格跟蹤交流基準(zhǔn)。由此矢量采樣模塊40包括用于電壓矢量采樣的精密電阻、用于電流矢量采樣的有源補(bǔ)償式電流互感器、和用于電流/電壓變換的高精度運(yùn)算放大器。在電壓矢量采樣中，采用高穩(wěn)定性的精密電阻，其溫度系數(shù)為2ppm，比差及角差可達(dá)0.002%。在電流矢量采樣中，采用有源補(bǔ)償式電流互感器，這樣可以大大降低激磁誤差。由精密電阻和高精度運(yùn)算放大器，組成電流/電壓變換，使電流互感器次級(jí)工作于近似短路狀態(tài)，經(jīng)過(guò)ΙΛ變換后的電壓信號(hào)就反映了電流的幅值與相位，其附加的比差及角差優(yōu)于0. 005%。由此采用該技術(shù)完成的三相標(biāo)準(zhǔn)源，其幅值誤差可以控制在0. 05%。相位誤差可以控制在0. 02度范圍以?xún)?nèi)。[0021]測(cè)量模塊50采用高精度16位A/D電路，主要是對(duì)輸出值進(jìn)行高精度測(cè)量，再與設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，自動(dòng)調(diào)節(jié)完成輸出的閉環(huán)控制。[0022]采用交流信號(hào)的全信息采樣，省去了轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的誤差，精度更高，直接進(jìn)行交流信號(hào)的比對(duì)，省去了相位控制時(shí)反復(fù)計(jì)算、輸出控制、相位平衡等過(guò)程，效率更高，速度更快。[0023]當(dāng)然上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源，其特征在于其包括主控模塊(10)、與主控模塊(10)相連的波形發(fā)生器(20)、與波形發(fā)生器00)相連的功率放大器(30)、與功率放大器(30)相連的矢量采樣模塊GO)、以及與矢量采樣模塊00)和主控模塊(10)均相連的測(cè)量模塊 (50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源，其特征在于所述主控模塊(10) 分別與輸入模塊(12)、輸出模塊(14)相連，并包括復(fù)雜可編程邏輯器件(10 和內(nèi)存 (104)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源，其特征在于所述功率放大器 (30)包括信號(hào)輸入(300)、低通濾波器(301)、與低通濾波器(301)相連的幅度控制器 (302)、與幅度控制器(30 相連的比較器(30 、與比較器(30 的輸出相連的功放前級(jí)模塊(304)、與功放前級(jí)模塊(304)相連的功率放大模塊(305)、由功率放大模塊(305)輸出的信號(hào)輸出(306)、將信號(hào)輸出(306)反饋至比較器(303)的自動(dòng)增益控制模塊(307)、以及對(duì)信號(hào)輸出(306)進(jìn)行取樣的取樣模塊(308)，其中取樣模塊(308)取樣后將信號(hào)再反饋給矢量采樣模塊GO)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源，其特征在于所述矢量采樣模塊 (40)包括用于電壓矢量采樣的精密電阻、用于電流矢量采樣的有源補(bǔ)償式電流互感器、和用于電流/電壓變換的高精度運(yùn)算放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源，其特征在于所述測(cè)量模塊(50) 采用高精度16位A/D電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型揭示了一種三相電力諧波標(biāo)準(zhǔn)源，其包括主控模塊、與主控模塊相連的波形發(fā)生器、與波形發(fā)生器相連的功率放大器、與功率放大器相連的矢量采樣模塊、以及與矢量采樣模塊和主控模塊均相連的測(cè)量模塊。本實(shí)用新型采用交流信號(hào)的全信息采樣，省去了轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的誤差，精度更高，直接進(jìn)行交流信號(hào)的比對(duì)，省去了相位控制時(shí)反復(fù)計(jì)算、輸出控制、相位平衡等過(guò)程，效率更高，速度更快。
文檔編號(hào)G01R35/00GK202256648SQ20112036553
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者唐陸生 申請(qǐng)人:南京丹迪克科技開(kāi)發(fā)有限公司