專利名稱：電力次諧波數(shù)字信號源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力次諧波數(shù)字信號源。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)較為先進的電力數(shù)字信號源，均用掃描方式讀取儲存器單元中正弦波(基波)波形的數(shù)據(jù)量化點，從而生成輸出波形信號。儲存器的波形量化點越多，則輸出波形的相位調(diào)節(jié)細(xì)度越小，移相能力就越強，這是衡量電力信號源的一個主要指標(biāo)。因此，一般存儲器只存放一個電壓正弦波波形和一個電流正弦波波形，目的是使波形的橫向量化點最大化。在高精度信號源中，波形的縱向量化數(shù)據(jù)是16位的，在8位數(shù)據(jù)總線的存儲器中占2個地址單元，因此，每個量化點的電壓、電流波形數(shù)據(jù)總共占4個地址單元。若基波頻率為F0(=50Hz)，波形量化點為N量彳μ (為整數(shù))，則掃描頻率 F掃描=4 X N量化點XF0Nwws受存儲器容量制約，F(xiàn)sffi受掃描單元最高頻率制約。一般掃描單元由硬件鎖相環(huán)1旲塊組合而成，取其穩(wěn)定和可罪之優(yōu)點，它的最聞頻率一般在4MHz左右，使用時須留有適當(dāng)裕量。當(dāng)N量化點=7200 時，F(xiàn)掃描=4X7200X50Hz = I. 44MHz這個頻率已趨進于極限，同時，鎖相環(huán)的利用率已發(fā)揮到了極致。見圖1，請看基波、諧波、次諧波曲線，根據(jù)電力波形的定義，諧波的周期均小于基波，而次諧波的周期均大于基波。(I)當(dāng)電力信號源需要輸出諧波時，由于一個基波周期內(nèi)有若干個完整諧波波形，能真實反映諧波狀態(tài)。所以可以將諧波波形的量化點與基波波形的量化點疊加，存放在波形存儲器中，此時，存儲器中的基波波形仍為一個，不影響基波移相的精度；(2)當(dāng)電力信號源需要輸出次諧波時，由于一個基波周期內(nèi)不能包含一個完整次諧波波形，不能真實反映次諧波狀態(tài)。所以，若存儲器中的基波波形仍為一個，則輸出的次諧波將殘缺；若存儲器中的基波波形有若干個，且若干個基波周期正好等于一個次諧波周期，這樣才能能真實反映次諧波狀態(tài)?？墒敲總€基波的Nw^將明顯減少，移相精度明顯減低，犧牲信號源重要指標(biāo)的方法，不足取。因此，迄今為止具有輸出次諧波功能的電力信號源產(chǎn)品一直空白。
發(fā)明內(nèi)容鑒于目前還沒有一種具有輸出次諧波功能的電力信號源產(chǎn)品，本實用新型提供一種具有輸出次諧波功能的電力次諧波數(shù)字信號源。本實用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是電力次諧波數(shù)字信號源，包括存有幅值數(shù)據(jù)的幅值單元、存有一個完整周期次諧波的波形數(shù)據(jù)的8位正弦波表格；一乘法單元，所述幅值單元的輸出端、8位正弦波表格的輸出端與所述乘法單元的輸入端連接，所述乘法單元將幅值單元中的數(shù)據(jù)和8位正弦波表格中的數(shù)據(jù)進行乘法運算，作為信號源輸出波形的瞬時幅值點；一用于將高度穩(wěn)定的高頻基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成基波頻率電力工頻脈沖的基準(zhǔn)頻率模塊；一倍頻電路，所述的基準(zhǔn)頻率模塊的輸出端與所述倍頻電路的輸入端連接，該倍頻電路將基準(zhǔn)頻率模塊輸出的基波頻率電力工頻脈沖進倍頻從而得到掃描頻率匕3
描；一存有1/4周期正弦基波的波形數(shù)據(jù)的16位正弦波表格；一折算單元，所述16位正弦波表格的輸出端與所述折算單元的輸入端連接，所述的折算單元進行折算后得到一個完整周期的量化正弦波數(shù)據(jù)；一波形緩沖RAM，所述折算單元的輸出端與所述波形緩沖RAM的輸入端連接；一掃描單元，所述倍頻電路的第一輸出端與所述掃描單元的輸入端連接從而將掃描頻率脈沖傳遞給掃描單元；一含基準(zhǔn)輸入端口的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，所述波形緩沖RAM中的輸出端與所述的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元連接，所述掃描單元對波形緩沖RAM中的數(shù)據(jù)進行掃描后發(fā)送至所述的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，從而得到動態(tài)的基波模擬數(shù)據(jù)；一分頻電路，所述倍頻電路的第二輸出端與所述的分頻電路連接，所述的分頻電路將掃描頻率Fsffi進行分頻從而得到次諧波量化點的輸出頻率；一傳送單元，所述乘法單元的輸出端以及分頻電路的輸出端與所述的傳送單元連接；一含基準(zhǔn)輸入端口的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，所述傳送單元的輸出端與所述的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元連接；一硬件電壓基準(zhǔn)模塊，所述硬件電壓基準(zhǔn)模塊的輸出端與所述第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接；所述第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的基準(zhǔn)輸入端；傳送單元接收乘法單元輸入的作為信號源輸出波形的瞬時幅值點，并定時傳送至含基準(zhǔn)輸入端口的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，通過分頻電路得出的次諧波量化點的輸出頻率實現(xiàn)次諧波波形點的定時輸出；第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元將得到的數(shù)據(jù)在硬件電壓基準(zhǔn)模塊提供的電壓范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化為連續(xù)、實時的動態(tài)次諧波模擬數(shù)據(jù)，該信號通過第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸出端傳送至第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的基準(zhǔn)輸入端；一運放組合模塊，所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述運放組合模塊的輸入端連接，所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元將數(shù)據(jù)輸入端口的動態(tài)的基波模擬數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)輸入端的動態(tài)次諧波模擬數(shù)據(jù)合成，形成具有次諧波的電力信號波形模擬信號，該信號輸出至運放組合模塊進行濾波后輸出。本實用新型的基本原理是含有次諧波的電力信號源輸出波形的合成波的周期一般遠(yuǎn)大于一個基波的周期。如果將合成波的各個頂點連起來，它合成的波，實際上就是其中的次諧波。本實用新型的具體工作原理為16位正弦波表格存放著1/4周期的正弦波，它的數(shù)據(jù)輸出連接到折算單元模塊的輸入端，經(jīng)折算得到I個完整周期的量化正弦波數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)經(jīng)折算單元的輸出端傳送至波形緩沖RAM中，波形緩沖RAM中的數(shù)據(jù)經(jīng)掃描單元的高速地址掃描，依次發(fā)送至含基準(zhǔn)輸入端口的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元中，從而得到動態(tài)的基波模擬波形?；鶞?zhǔn)頻率模塊將高穩(wěn)定度的高頻基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)化成F。(一般=50Hz)電力工頻脈沖，傳送到倍頻電路，倍頻電路將Ftl進行Nw^倍頻，得到的掃描頻率Fsffi，倍頻電路的輸出口與掃描單元的輸入口連接，將掃描頻率脈沖傳遞給掃描單元，從而實現(xiàn)基波波形的掃描任務(wù)；倍頻電路另一輸出口與分頻電路的輸入口連接，分頻電路將頻率Fsffi進行分頻，得到次諧波量化點的輸出頻率，該頻率信號通過分頻電路的輸出口與傳送單元的輸入口連接，從而實現(xiàn)次諧波波形點的定時輸出任務(wù)。幅值單元的幅值數(shù)據(jù)和8位正弦波表格的波形數(shù)據(jù)，均通過其輸出口與乘法單元的輸入口連接，乘法單元將兩個數(shù)據(jù)做乘法，作為信號源輸出波形的瞬時幅值點，該幅值數(shù)據(jù)通過傳送單元定時傳送到含基準(zhǔn)輸入端口的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸入端，第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元將得到的數(shù)據(jù)在硬件電壓基準(zhǔn)模塊提供的電壓范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化為連續(xù)、實時的次諧波模擬信號，該信號通過第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸出口傳遞到含基準(zhǔn)輸入端口的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的基準(zhǔn)輸入端。
第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元將數(shù)據(jù)輸入端口的動態(tài)基波數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)輸入端口的動態(tài)次諧波數(shù)據(jù)綜合，形成具有次諧波的電力信號波形，該波形為模擬信號，通過第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸出口連接到運放組合模塊，最后輸出諧波；運放組合模塊具有濾波和驅(qū)動功能。本實用新型的有益效果在于提供了一種具有輸出次諧波功能的電力信號源產(chǎn)品，從而能夠?qū)﹄娋W(wǎng)畸變中的次諧波電能進行計量。

圖I是基波、諧波、次諧波曲線的定義圖。圖2是含有次諧波的電力信號源輸出波形圖。圖3是本實用新型的原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。參照圖3，電力次諧波數(shù)字信號源，包括存有幅值數(shù)據(jù)的幅值單元I、存有一個完整周期次諧波的波形數(shù)據(jù)的8位正弦波表格2 ;一乘法單元3，所述幅值單元I的輸出端、8位正弦波表格2的輸出端與所述乘法單元3的輸入端連接，所述乘法單元3將幅值單元I中的數(shù)據(jù)和8位正弦波表格2中的數(shù)據(jù)進行乘法運算，作為信號源輸出波形的瞬時幅值點；一用于將高度穩(wěn)定的高頻基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成基波頻率電力工頻脈沖的基準(zhǔn)頻率模塊4 ；[0041 ] 一倍頻電路5，所述的基準(zhǔn)頻率模塊4的輸出端與所述倍頻電路5的輸入端連接，該倍頻電路5將基準(zhǔn)頻率模塊4輸出的基波頻率電力工頻脈沖進行Nw^倍頻從而得到掃描頻率F掃描；一存有1/4周期正弦基波的波形數(shù)據(jù)的16位正弦波表格6 ；一折算單元7，所述16位正弦波表格6的輸出端與所述折算單元7的輸入端連接，所述的折算單元7進行折算后得到一個完整周期的量化正弦波數(shù)據(jù)；[0044]—波形緩沖RAM8，所述折算單元7的輸出端與所述波形緩沖RAM8的輸入端連接；—掃描單兀9,所述倍頻電路5的第一輸出端與所述掃描單兀9的輸入端連接從而將掃描頻率脈沖傳遞給掃描單元9 ；—含基準(zhǔn)輸入端口的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10，所述波形緩沖RAM8中的輸出端與所述的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10連接，所述掃描單元9對波形緩沖RAM8中的數(shù)據(jù)進行掃描后發(fā)送至所述的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10，從而得到動態(tài)的基波模擬數(shù)據(jù)；一分頻電路11，所述倍頻電路5的第二輸出端與所述的分頻電路11連接，所述的分頻電路11將掃描頻率Fsffi進行分頻從而得到次諧波量化點的輸出頻率；一傳送單元12，所述乘法單元3的輸出端以及分頻電路11的輸出端與所述的傳送單元12連接；一含基準(zhǔn)輸入端口的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13，所述傳送單元12的輸出端與所述的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13連接；一硬件電壓基準(zhǔn)模塊14，所述硬件電壓基準(zhǔn)模塊14的輸出端與所述第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13的輸入端連接；所述第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13的輸出端連接所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10的基準(zhǔn)輸入端；傳送單元12接收乘法單元3輸入的作為信號源輸出波形的瞬時幅值點，并定時傳送至含基準(zhǔn)輸入端口的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13，通過分頻電路11得出的次諧波量化點的輸出頻率實現(xiàn)次諧波波形點的定時輸出；第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13將得到的數(shù)據(jù)在硬件電壓基準(zhǔn)模塊14提供的電壓范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化為連續(xù)、實時的動態(tài)次諧波模擬數(shù)據(jù)，該信號通過第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13的輸出端傳送至第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10的基準(zhǔn)輸入端；一運放組合模塊15，所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10的輸出端與所述運放組合模塊15的輸入端連接，所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10將數(shù)據(jù)輸入端口的動態(tài)的基波模擬數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)輸入端的動態(tài)次諧波模擬數(shù)據(jù)合成，形成具有次諧波的電力信號波形模擬信號，該信號輸出至運放組合模塊15進行濾波后輸出諧波。參照圖2，本實用新型的基本原理是含有次諧波的電力信號源輸出波形的合成波的周期一般遠(yuǎn)大于一個基波的周期。如果將合成波的各個頂點連起來，它合成的波，實際上就是其中的次諧波。本實用新型的具體工作原理為16位正弦波表格6存放著1/4周期的正弦波，它的數(shù)據(jù)輸出連接到折算單元7的輸入端，經(jīng)折算得到I個完整周期的量化正弦波數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)經(jīng)折算單元的輸出端傳送至波形緩沖RAM8中，波形緩沖RAM8中的數(shù)據(jù)經(jīng)掃描單元9的高速地址掃描，依次發(fā)送至含基準(zhǔn)輸入端口的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10中，從而得到動態(tài)的基波模擬波形?；鶞?zhǔn)頻率模塊4將高穩(wěn)定度的高頻基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)化成F。(一般=50Hz)電力工頻脈沖，傳送到倍頻電路5，倍頻電路5將Ftl進行倍頻，得到的掃描頻率F_，倍頻電路5的輸出口與掃描單元10的輸入口連接，將掃描頻率脈沖傳遞給掃描單元10，從而實現(xiàn)基波波形的掃描任務(wù)；倍頻電路5另一輸出口與分頻電路11的輸入口連接，分頻電路11將頻率F
進行分頻，得到次諧波量化點的輸出頻率，該頻率信號通過分頻電路11的輸出口與傳送單元12的輸入口連接，從而實現(xiàn)次諧波波形點的定時輸出任務(wù)。幅值單元I的幅值數(shù)據(jù)和8位正弦波表格2的波形數(shù)據(jù)，均通過其輸出口與乘法單元3的輸入口連接，乘法單元3將兩個數(shù)據(jù)做乘法，作為信號源輸出波形的瞬時幅值點，該幅值數(shù)據(jù)通過傳送單元12定時傳送到含基準(zhǔn)輸入端口的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13的輸入端，第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13將得到的數(shù)據(jù)在硬件電壓基準(zhǔn)模塊14提供的電壓范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化為連續(xù)、實時的次諧波模擬信號，該信號通過第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元13的輸出口傳遞到含基準(zhǔn)輸入端口的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10的基準(zhǔn)輸入端。第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10將數(shù)據(jù)輸入端口的動態(tài)基波數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)輸入端口的動態(tài)次諧波數(shù)據(jù)綜合，形成具有次諧波的電力信號波形，該波形為模擬信號，通過第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元10的輸出口連接到運放組合模塊15，最后輸出諧波；運放組合模塊具有濾波 和驅(qū)動功能。
權(quán)利要求1.電力次諧波數(shù)字信號源，包括 存有幅值數(shù)據(jù)的幅值單元、存有一個完整周期次諧波的波形數(shù)據(jù)的8位正弦波表格；一乘法單元，所述幅值單元的輸出端、8位正弦波表格的輸出端與所述乘法單元的輸入端連接，所述乘法單元將幅值單元中的數(shù)據(jù)和8位正弦波表格中的數(shù)據(jù)進行乘法運算，作為信號源輸出波形的瞬時幅值點； 一用于將高度穩(wěn)定的高頻基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成基波頻率電力工頻脈沖的基準(zhǔn)頻率模塊； 一倍頻電路，所述的基準(zhǔn)頻率模塊的輸出端與所述倍頻電路的輸入端連接，該倍頻電路將基準(zhǔn)頻率模塊輸出的基波頻率電力工頻脈沖進行Nw^倍頻從而得到掃描頻率Fsffi ；一存有1/4周期正弦基波的波形數(shù)據(jù)的16位正弦波表格； 一折算單元，所述16位正弦波表格的輸出端與所述折算單元的輸入端連接，所述的折算單元進行折算后得到一個完整周期的量化正弦波數(shù)據(jù)； 一波形緩沖RAM，所述折算單元的輸出端與所述波形緩沖RAM的輸入端連接； 一掃描單元，所述倍頻電路的第一輸出端與所述掃描單元的輸入端連接從而將掃描頻率脈沖傳遞給掃描單元； 一含基準(zhǔn)輸入端口的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，所述波形緩沖RAM中的輸出端與所述的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元連接，所述掃描單元對波形緩沖RAM中的數(shù)據(jù)進行掃描后發(fā)送至所述的第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，從而得到動態(tài)的基波模擬數(shù)據(jù)； 一分頻電路，所述倍頻電路的第二輸出端與所述的分頻電路連接，所述的分頻電路將掃描頻率Fsffi進行分頻從而得到次諧波量化點的輸出頻率；一傳送單元，所述乘法單元的輸出端以及分頻電路的輸出端與所述的傳送單元連接；一含基準(zhǔn)輸入端口的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，所述傳送單元的輸出端與所述的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元連接；一硬件電壓基準(zhǔn)模塊，所述硬件電壓基準(zhǔn)模塊的輸出端與所述第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接；所述第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸出端連接所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的基準(zhǔn)輸入端； 傳送單元接收乘法單元輸入的作為信號源輸出波形的瞬時幅值點，并定時傳送至含基準(zhǔn)輸入端口的第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，通過分頻電路得出的次諧波量化點的輸出頻率實現(xiàn)次諧波波形點的定時輸出；第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元將得到的數(shù)據(jù)在硬件電壓基準(zhǔn)模塊提供的電壓范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化為連續(xù)、實時的動態(tài)次諧波模擬數(shù)據(jù)，該信號通過第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸出端傳送至第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的基準(zhǔn)輸入端； 一運放組合模塊，所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述運放組合模塊的輸入端連接，所述第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元將數(shù)據(jù)輸入端口的動態(tài)的基波模擬數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)輸入端的動態(tài)次諧波模擬數(shù)據(jù)合成，形成具有次諧波的電力信號波形模擬信號，該信號輸出至運放組合模塊進行濾波后輸出諧波。
專利摘要電力次諧波數(shù)字信號源，包括幅值單元、8位正弦波表格、乘法單元，乘法單元輸出作為信號源輸出波形的瞬時幅值點；一基準(zhǔn)頻率模塊、倍頻電路，倍頻電路得到掃描頻率；一16位正弦波表格，折算單元進行折算后得到一個完整周期的量化正弦波數(shù)據(jù)，一掃描單元對波形緩沖RAM中的數(shù)據(jù)進行掃描后發(fā)送至第一數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，從而得到動態(tài)的基波模擬數(shù)據(jù)，一分頻電路將掃描頻率F掃描進行分頻從而得到次諧波量化點的輸出頻率，基波模擬數(shù)據(jù)和動態(tài)次諧波模擬數(shù)據(jù)合成，形成具有次諧波的電力信號波形模擬信號，經(jīng)運放組合模塊進行濾波后輸出諧波。本實用新型提供了一種具有輸出次諧波功能的電力信號源產(chǎn)品，從而能夠?qū)﹄娋W(wǎng)畸變中的次諧波電能進行計量。
文檔編號G01R1/28GK202614807SQ201220224028
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者周克西, 任新鋒, 吳偉宗 申請人:寧波偉吉電力科技有限公司