實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置，包括有電流源和電流諧波轉(zhuǎn)換器，所述的電流諧波轉(zhuǎn)換器包括第一路電子開關(guān)和第二路電子開關(guān)和觸發(fā)信號控制單元，所述的電流源輸出正弦波信號，一路信號通過第一路電子開關(guān)，另一路信號通過第二路電子開關(guān)，所述的第一路電子開關(guān)和第二路電子開關(guān)的控制端分別與觸發(fā)信號控制單元的兩個信號輸出端連接，觸發(fā)信號控制單元分別控制兩個電子開關(guān)在不同位置上進行導(dǎo)通或關(guān)斷。產(chǎn)生諧波的效果好，滿足國標GB/T17215.321-2008（12級靜止式有功電能表）對電流直流偶次諧波，次諧波，奇次諧波波形的要求。
【專利說明】實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生電流諧波的裝置，尤其涉及一種實現(xiàn)電流的直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由于大量的非線性用電設(shè)備的增加，在電網(wǎng)中產(chǎn)生大量的諧波，諧波對電能表的影響越來越受到人們的重視，所以近年來國家標準就提出了電流諧波對電能表的誤差影響量的一種檢定試驗方法，這就要求電能表實驗裝置的電源能夠產(chǎn)生電流諧波。按照國標GB/T17215.321-2008的要求，實現(xiàn)直流偶次諧波，次諧波，奇次諧波這三種諧波。
[0003]按照這三種諧波波形的要求，實現(xiàn)方法可從信號源中產(chǎn)生這三種諧波的波形，經(jīng)功率放大輸出，但現(xiàn)在的放大器由于瞬態(tài)響應(yīng)不足，跟隨能力不強，造成輸出波形畸變，尤其是奇次諧波更顯不足。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置和方法，諧波波形好，諧波含量準確，使用方便。
[0005]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置，包括有電流源和電流諧波轉(zhuǎn)換器，所述的電流諧波轉(zhuǎn)換器包括第一路電子開關(guān)和第二路電子開關(guān)和觸發(fā)信號控制單元，所述的電流源輸出正弦波信號，一路信號通過第一路電子開關(guān)，另一路信號通過第二路電子開關(guān)，所述的第一路電子開關(guān)和第二路電子開關(guān)的控制端分別與觸發(fā)信號控制單元的兩個信號輸出端連接，所述的第一路電子開關(guān)的兩端輸出的即為直流偶次諧波、次諧波或奇次諧波。
[0006]所述的第二路電子開關(guān)的兩端連接有平衡電阻。
[0007]—種實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的方法，是將電流源輸出的正弦波輸入電流諧波轉(zhuǎn)換器，電流諧波轉(zhuǎn)換器中的觸發(fā)信號控制單元控制兩路電子開關(guān)循環(huán)切換，其中觸發(fā)信號控制單元所發(fā)出的兩個觸發(fā)信號與電流源正弦信號同步，分別控制兩個電子開關(guān)在不同位置上進行導(dǎo)通或關(guān)斷，則第一路電子開關(guān)的兩端輸出的即為直流偶次諧波、次諧波或奇次諧波。
[0008]本發(fā)明是通過對常規(guī)的電流源輸出的正弦波用兩路電子開關(guān)切換實現(xiàn)直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的產(chǎn)生，比用功放放大直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的效果好，尤其是奇次諧波，要在電流最大值處(90° )瞬間從零變?yōu)樽畲笾?，滿足國標GB/T17215.321-2008 (12級靜止式有功電能表)對電流直流偶次諧波，次諧波，奇次諧波波形的要求。而用功放放大這樣的瞬變信號，要求功放有理想的跟隨能力是不現(xiàn)實的，波形會在這個位置出現(xiàn)抖動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為電流諧波轉(zhuǎn)換器的原理圖； 圖2為產(chǎn)生次諧波、奇次諧波的試驗接線圖；
圖3為產(chǎn)生直流偶次諧波的試驗接線圖；
圖4為直流偶次諧波的波形圖；
圖5為次諧波的波形圖；
圖6為奇次諧波的波形圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)電流的直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置，包括有電流源和電流諧波轉(zhuǎn)換器，所述的電流諧波轉(zhuǎn)換器包括第一路電子開關(guān)Kl (M0S管)和第二路電子開關(guān)K2 (M0S管)及控制兩路電子開關(guān)通斷的觸發(fā)信號控制單元，電流源輸出正弦波信號，一路信號通過第一路電子開關(guān)K1，另一路信號通過第二路電子開關(guān)K2，所述的第一路電子開關(guān)Kl和第二路電子開關(guān)K2的控制端分別與觸發(fā)信號控制單元的兩個信號輸出端連接，觸發(fā)信號控制單元所發(fā)出的觸發(fā)信號與電流源正弦信號同步，分別控制兩個電子開關(guān)在不同時間位置上(不同波幅)進行導(dǎo)通或關(guān)斷，所述的第一路電子開關(guān)Kl的兩端輸出的即為直流偶次諧波、次諧波或奇次諧波信號。所述的第二路電子開關(guān)的兩端連接有平衡電阻Rl、R2，第一路電子開關(guān)的一端連接有平衡電阻R3。
[0011]本發(fā)明用兩個電子開關(guān)循環(huán)切換實現(xiàn)直流偶次諧波、次諧波和奇次諧波的原理是:對常規(guī)的電流源輸出的正弦波，經(jīng)觸發(fā)信號控制單元所發(fā)出的觸發(fā)信號去控制兩路電子開關(guān)在不同位置上進行導(dǎo)通和關(guān)斷，就形成了直流偶次諧波，次諧波，奇次諧波，對沒有用到的電流部分旁路掉。所述的觸發(fā)信號控制單元采用分頻或倍頻實現(xiàn)產(chǎn)生諧波觸發(fā)信號，也可以采用其它辦法實現(xiàn)產(chǎn)生諧波觸發(fā)信號，例如可編程邏輯器件CPLD等。
[0012]電子開關(guān)觸發(fā)信號的產(chǎn)生方法:這種方法要求控制電子開關(guān)的觸發(fā)信號與電流源同步，控制點要準確。觸發(fā)信號控制單元用一過零比較器，產(chǎn)生與電流源同步的信號，分別去控制兩個電子開關(guān)，實現(xiàn)直流偶次諧波；觸發(fā)信號控制單元將正弦波同步信號2次分頻，再反向得到2個次諧波的控制信號，分別去控制兩只電子開關(guān)互補導(dǎo)通兩個周期，就實現(xiàn)次諧波；同樣觸發(fā)信號控制單元將正弦波同步信號倍頻，再反向得到2個奇次諧波的控制信號，分別去控制兩只電子開關(guān)互補導(dǎo)通1/4周期，就實現(xiàn)奇次諧波。
[0013]三種電流諧波的具體實現(xiàn)原理如下:
1.直流偶次諧波:用兩路電子開關(guān)對常規(guī)的電流源輸出的正弦波進行切換，一路電子開關(guān)對正半周導(dǎo)通，另一路電子開關(guān)對接下負半周導(dǎo)通旁路掉，沒有旁路掉的正半周波形，就形成了直流偶次諧波，如圖4所示。
[0014]2.次諧波:用兩路電子開關(guān)對常規(guī)的電流源輸出的正弦波進行切換，一路電子開關(guān)對正弦波的兩個周期導(dǎo)通，另一路電子開關(guān)對接下兩個周期導(dǎo)通旁路掉，沒有旁路掉的波形，就形成了次諧波，如圖5所示。
[0015]3.奇次諧波:用兩路電子開關(guān)對常規(guī)的電流源輸出的正弦波進行切換，一路電子開關(guān)對正弦波在90° -180°之間導(dǎo)通，在270° -360°之間導(dǎo)通，另一路電子開關(guān)對接下波形導(dǎo)通旁路掉，沒有旁路掉的波形，就形成了奇次諧波，如圖6所示。
[0016]將上述產(chǎn)生諧波的裝置應(yīng)用到電能表的誤差影響量的檢定試驗裝置中，在無諧波和有諧波的試驗條件下，比較電能表的誤差改變量，從而判斷諧波對電能表誤差的影響。接線方法按國標GB/T17215.321-2008附錄A試驗接線方式，具體如下所述:
如圖2所示，電流源的輸出ΙΑ、ΙΑ0輸入至電流諧波轉(zhuǎn)換器的輸入端ΙΑ、ΙΑ0，電流諧波轉(zhuǎn)換器的諧波輸出端IA1、IAOl (即第一路電子開關(guān)Kl的兩端)連接標準表、被校表，在觸發(fā)信號控制單元的控制下產(chǎn)生次諧波或奇次諧波信號，電流諧波轉(zhuǎn)換器的平衡電阻端IA2、IA02 (即第二路電子開關(guān)K2的兩端)連接平衡電阻(即圖1中的R1、R2)。
[0017]如圖3所示，電流源的輸出ΙΑ、ΙΑ0輸入至電流諧波轉(zhuǎn)換器的輸入端ΙΑ、ΙΑ0，電流諧波轉(zhuǎn)換器的諧波輸出端IAUIA01 (即第一路電子開關(guān)Kl的兩端)連接被校表，在觸發(fā)信號控制單元的控制下產(chǎn)生直流偶次諧波信號，電流諧波轉(zhuǎn)換器的平衡電阻端IA2、IA02 (即第二路電子開關(guān)K2的兩端)連接平衡電阻(即圖1中的Rl、R2)，標準表連接在電流源與第一路電子開關(guān)Kl之間。
【權(quán)利要求】
1.一種實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置，其特征在于:包括有電流源和電流諧波轉(zhuǎn)換器，所述的電流諧波轉(zhuǎn)換器包括第一路電子開關(guān)和第二路電子開關(guān)和觸發(fā)信號控制單元，所述的電流源輸出正弦波信號，一路信號通過第一路電子開關(guān)，另一路信號通過第二路電子開關(guān)，所述的第一路電子開關(guān)和第二路電子開關(guān)的控制端分別與觸發(fā)信號控制單元的兩個信號輸出端連接，所述的第一路電子開關(guān)的兩端輸出的即為直流偶次諧波、次諧波或奇次諧波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的裝置，其特征在于:所述的第二路電子開關(guān)的兩端連接有平衡電阻。
3.一種實現(xiàn)電流直流偶次諧波、次諧波、奇次諧波的方法，其特征在于:將電流源輸出的正弦波輸入電流諧波轉(zhuǎn)換器，電流諧波轉(zhuǎn)換器中的觸發(fā)信號控制單元控制兩路電子開關(guān)循環(huán)切換，其中觸發(fā)信號控制單元所發(fā)出的兩個觸發(fā)信號與電流源正弦信號同步，分別控制兩個電子開關(guān)在不同位置上進行導(dǎo)通或關(guān)斷，則第一路電子開關(guān)的兩端輸出的即為直流偶次諧波、次諧波或奇次諧波。
【文檔編號】G01R35/04GK103439543SQ201310386860
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】余義宙, 黃曉明, 李善生 申請人:鄭州三暉電氣股份有限公司