專利名稱：一種數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力計量領域的一種交流標準源，尤其是一種數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源。
背景技術：
為保證標準源輸出信號精度，需對輸出信號進行幅值控制和相位控制。目前，國內外幅值控制主要采用差值法輸出信號經AD轉換成直流信號，直流信號與機內基準信號比較，來保證輸出信號的幅值。相位控制大都采用過零觸發(fā)來檢測相位，經相位/時間采樣，再進行相位控制。幅值控制容易引起振蕩，準確度低；而相位控制在輸出信號存在諧波時，過零觸發(fā)的引入會增加相位誤差，且需經過相位檢測、計算、輸出控制和相位平衡等四個步驟才能確定相位輸出，過程復雜。傳統(tǒng)控制方法無法滿足標準源高效、高準確度輸出的目的。
發(fā)明內容為解決現有技術的不足，本實用新型提供一種數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源及其閉環(huán)矢量控制方法，能夠實現手動控制、計算機控制一體化的數字化三相交流標準源，其控制靈活、使用方便、準確度高。本實用新型采用以下技術方案達到上述目的一種數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源，由外設模塊、管理單元模塊、信號處理模塊及信號輸出模塊組成，管理單元模塊分別與外設模塊、信號處理模塊雙向相連，信號輸出模塊與信號處理模塊、管理單元模塊相連。外設模塊由鍵盤、顯示模塊、控制接口模塊組成，控制接口模塊由RS232通信接口和RS485通信接口組成。管理單元模塊由ARM單元、電源以及一個程控時鐘組成，ARM芯片型號為LPC1758。信號處理模塊由全信息采集模塊、模擬量反饋測量模塊組成。所述全信息采集模塊電壓采樣采用溫度系數為2ppm、比差/角差為0. 002%的高穩(wěn)定性電阻，電流采樣采用有源補償式電流互感器。所述模擬量反饋測量模塊采用的DSP型號為TMS320VC5502、ADC型號為AD7606。所述數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源的閉環(huán)矢量控制方法，包括如下步驟I)針對輸出信號，由全信息采集模塊同時記錄信號的幅值和相位；2)模擬量反饋測量模塊利用A/D將所得的幅值和相位轉換成數字信號，由DSP將各信息分別與基準信號進行比較，同時向管理單元輸出反饋信號；3)若反饋信號符合系統(tǒng)要求，則管理單元發(fā)出觸發(fā)信號，允許信號輸出；若反饋信號不符合系統(tǒng)要求，則校正SPWM信號和放大器控制信號，同時管理單元亦不發(fā)出觸發(fā)信號，從而得到一個新的反饋信號，再與基準信號比較，如此循環(huán)，直至反饋信號滿足系統(tǒng)要求，管理單元才發(fā)出觸發(fā)信號。[0015]本實用新型的突出效果在于I)標準源輸出準確度高，頻率輸出準確度達0. 002Hz,電壓/電流輸出準確度達0.05%，相位輸出準確度達0.05°，功率輸出準確度達0.05% RG ；2)采用閉環(huán)矢量控制算法，既提高控制精度，又保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，穩(wěn)定度達
0.01% /2min ； 3)開放式接口協議，可以實現手動控制和計算機自動控制，使用便捷、效率高；4)可單次或疊加多次諧波輸出，2至31次諧波輸出準確度達0. 5% ;三相電壓之間、三相電流之間、各相電壓和電流之間可任意移相，可模擬各種電力故障輸出；具有完善的過流、過壓、過熱、短路、開路、過載保護。

圖I為外設模塊原理框圖；圖2為管理單元模塊原理框圖；圖3為信號處理模塊原理框圖；圖4為信號輸出模塊原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案作進一步詳細說明。數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源工作過程如下通過外設模塊I設定輸出信號目標值；并由外設模塊I發(fā)送“外設輸入信號”給管理單元模塊2 ;管理單元2對該信號分析，并發(fā)送“控制信號”給信號處理模塊3 ;在信號處理模塊3中，采用閉環(huán)矢量控制方法，得到“反饋信號”，同時將此信號反饋給管理單元模塊2，將“目標信號”傳送給信號輸出模塊4。管理單元模塊2對反饋信號進行分析，若符合要求，則發(fā)送“觸發(fā)信號”給信號輸出模塊4，該模塊輸出“目標信號”，與此同時，管理單元模塊2亦發(fā)送信號給外設模塊1，顯示各輸出信號的波形；若反饋信號不符合要求，則管理單元模塊2調整控制信號，再將其發(fā)送給信號處理模塊3，繼而通過閉環(huán)矢量控制得到新的反饋信號，如此循環(huán)，從而可得“目標信號”。圖I詳細介紹了外設模塊?！巴庠O管理信號”有四種指令，分別為“R4_in”指令、“R2_in”指令、“IXDin”指令以及“alert”指令；“外設輸入信號”有三種指令，分別為“R4_out ”指令、“ R2_out ”指令以及“ LCDout ”指令。RS485通過“ R4_in ”和“ R4_out ”指令與上位機通信，實現計算機全自動控制。RS232通過“R2_in”和“R2_out”指令與外置鍵盤通信，作為手動控制時的備用輸入接口。觸摸屏通過“IXDin”和“IXDout”指令與管理單元模塊通信，用于手動控制，同時顯示輸出信號的狀態(tài)。當該標準源出現故障或者異常時，“外設管理信號”發(fā)送“alert”指令給保護裝置，從而實現報警。圖2詳細介紹了管理單元模塊。ARM單元通過控制程控時鐘為模擬量反饋控制模塊提供精準的“時鐘信號”。ARM接收“外設輸入信號”后，發(fā)送“ready”指令給DSP，于是DSP發(fā)送“六路SPWM信號”及“放大器控制信號”。以上信號經信號處理模塊后，發(fā)送“反饋信號”至DSP ；DSP處理“反饋信號”后，發(fā)送“ok”指令給ARM，于是ARM向信號輸出模塊發(fā)送“觸發(fā)信號”，同時發(fā)送外設管理信號給“外設模塊”。圖3介紹了信號處理模塊。電子開關將高精度直流基準源提供的直流信號轉換成交流信號；每一路“SPWM信號”控制著相應的電子開關，用于調節(jié)交流信號的相位和頻率。“幅值控制信號”控制著放大器，從而調節(jié)交流信號的幅值。首先，“六路SPWM信號”調節(jié)六路交流信號的相位和頻率。然后，經放大器調節(jié)該信號的相位和頻率之后，繼而輸出“目標信號”。目標信號經全信息采樣后，由A/D轉換成數字式“反饋信號”，進而將該信號發(fā)送給CPU模塊。閉環(huán)矢量控制方法的要求處理該“反饋信號”，從而調整得到更高精度的“目標信號”。圖4介紹了信號輸出模塊。“觸發(fā)信號”包括A相觸發(fā)、B相觸發(fā)以及C相觸發(fā)，同時每一相觸發(fā)信號又分為電壓觸發(fā)信號和電流觸發(fā)信號。同樣地，“目標信號”也有A、B、C三相電壓/電流信號。該模塊接收“觸發(fā)信號”后，將“目標信號”分別鎖定至A、B、C相中，然后從A、B、C三相中分別輸出相應的電壓/電流信號 。
權利要求1.ー種數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源，其特征在于，該標準源由外設模塊、管理単元模塊、信號處理模塊及信號輸出模塊組成，管理單元模塊分別與外設模塊、信號處理模塊雙向相連，信號輸出模塊與信號處理模塊、管理単元模塊相連。
2.根據權利要求I所述的數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源，其特征在于，所述外設模塊由鍵盤、顯示模塊、控制接ロ模塊組成，控制接ロ模塊由RS232通信接口和RS485通信接ロ組成。
3.根據權利要求I所述的數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源，其特征在于，所述管理單元模塊由ARM單元、電源以及一個程控時鐘組成，ARM芯片型號為LPC1758。
4.根據權利要求I所述的數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源，其特征在于，所述信號處理模塊由全信息采集模塊、模擬量反饋測量模塊組成。
5.根據權利要求4所述的數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源，其特征在于，所述全信息采集模塊電壓采樣采用溫度系數為2ppm、比差/角差為O. 002%的高穩(wěn)定性電阻，電流采樣采用有源補償式電流互感器。
6.根據權利要求4所述的數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源，其特征在于，所述模擬量反饋測量模塊采用的DSP型號為TMS320VC5502、ADC型號為AD7606。
專利摘要一種數字化閉環(huán)矢量控制三相交流標準源，由外設模塊、管理單元模塊、信號處理模塊及信號輸出模塊組成，管理單元模塊分別與外設模塊、信號處理模塊雙向相連，信號輸出模塊與信號處理模塊、管理單元模塊相連。采用本實用新型能夠提供一種手動控制與計算機控制一體化的便攜式數字標準源，其控制靈活、使用方便、準確度高。
文檔編號G01R1/28GK202443041SQ20122000179
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權日2012年1月5日
發(fā)明者何藝, 卿柏元, 周毅波, 曾博, 李偉堅, 李俊健, 李剛, 楊有賢, 楊玉梅, 潘俊濤, 王勇, 王峰, 蔣雯倩, 鄧裕文, 黃宗啟 申請人:廣西電網公司電力科學研究院