三相寬頻電流發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】一種三相寬頻電流發(fā)生器包括信號(hào)源、D/A轉(zhuǎn)換器、第一功率放大器A1、電流比變換器和反饋電阻RS。所述電流比變換器由電流互感器、第二功率放大器A2、第三功率放大器A3、第四功率放大器A4、接地電阻RL、電阻R2、電阻R3及電阻R4組成。所述電流比變換器通過電壓和電流的雙重深度負(fù)反饋，使得該電流發(fā)生器達(dá)到了很高的線性度，最終在直流、交流直至音頻范圍內(nèi)，將數(shù)字編程得到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變換得到的模擬電壓，做跨導(dǎo)功率放大，最終輸出由編程確定的電流。本發(fā)明是一種新型寬頻數(shù)控精密電流源，能在直流、交流至音頻范圍內(nèi)正常工作。各相電流發(fā)生器是獨(dú)立的，即在電氣上是相互隔離的，產(chǎn)生的電流也是相互獨(dú)立的，可根據(jù)需要接到相應(yīng)的電位上。
【專利說明】三相寬頻電流發(fā)生器
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種三相寬頻電流發(fā)生器，屬電測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】
現(xiàn)行的基于全波計(jì)量方式的電能表，在標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓和電流波形下其計(jì)量是準(zhǔn)確的。而對(duì)于諧波源負(fù)荷，采用基波計(jì)量方式則更為合理。目前，國(guó)家已制定并發(fā)布了一系列相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，例如:GB/T17215.302-2013《交流電測(cè)量設(shè)備特殊要求第2部分靜止式諧波有功電能表》、中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)諧波電能表》的征求意見稿、國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程《靜止式諧波有功電能表》的征求意見稿。國(guó)內(nèi)外多家電能表廠家也已生產(chǎn)了帶基波和諧波電能計(jì)量功能的電能表。
[0003]為實(shí)現(xiàn)諧波電能計(jì)量的可靠量值傳遞，需對(duì)諧波電能表進(jìn)行檢定。在檢定諧波電能表時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)要求需進(jìn)行諧波狀態(tài)下的試驗(yàn)，具體包括交流電流線路中的方波的試驗(yàn)、尖頂波的試驗(yàn)、(合成)方波的試驗(yàn)、直流和偶次諧波試驗(yàn)、奇次諧波試驗(yàn)和次諧波試驗(yàn)。因此諧波電能表檢定裝置里的三相電流發(fā)生器應(yīng)能產(chǎn)生并輸出檢定時(shí)所需的各種交流和直流三相電流波形，且在直流、工頻直至2kHz的音頻范圍內(nèi)保持其輸出電流波形的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的三相電流發(fā)生器由于存在工作頻帶較窄、在輸出高次諧波時(shí)衰減較為明顯且波形的高頻分量易誘發(fā)自震蕩等缺點(diǎn)，顯然已不滿足諧波電能表檢定的要求。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是，為了滿足電能表檢測(cè)的需要，本發(fā)明提出一種三相寬頻電流發(fā)生器，用于諧波電能表檢定裝置中以實(shí)現(xiàn)檢定時(shí)所需的各種三相交流和直流電流波形的輸出。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明一種三相寬頻電流發(fā)生器包括信號(hào)源、D/A轉(zhuǎn)換器、第一功率放大器、電流比變換器和反饋電阻。
[0006]信號(hào)源，用于將標(biāo)準(zhǔn)的基波波形存儲(chǔ)在ROM中，合成的諧波波形存放在RAM中，以鎖相倍頻對(duì)信號(hào)頻率輸出逐一尋址RAM，再送到D/A轉(zhuǎn)換器中以產(chǎn)生所需的具體波形。
[0007]D/A轉(zhuǎn)換器，用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，輸出額定電壓值為IV的電壓波形。
[0008]第一功率放大器，用于將D/A轉(zhuǎn)換器輸出的IV電壓波形進(jìn)行放大,產(chǎn)生電流輸出II。
[0009]電流比變換器，用于將第一功率放大器輸出電流Il進(jìn)行多級(jí)放大，輸出反饋電流12，并實(shí)現(xiàn)電流和電壓的深度負(fù)反饋。
[0010]反饋電阻RS，用于形成反饋電流。
[0011]本發(fā)明三相寬頻電流發(fā)生器的信號(hào)源連接D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端連接第一功率放大器的同相輸入端，第一功率放大器的反相輸入端和地之間接入一個(gè)阻值為10Ω的反饋電阻RS ;第一功率放大器的輸出端連接電流比變換器，通過開關(guān)K和電流互感器的一次繞組Wl相應(yīng)抽頭連接。
[0012]所述電流比變換器由電流互感器、第二功率放大器A2、第三功率放大器A3、第四功率放大器A4、接地電阻RL、電阻R2、電阻R3及電阻R4組成。電流互感器由一次繞組W1、二次繞組W2、二次繞組WD1、二次繞組WD2、二次繞組WD3及鐵芯T組成；一次繞組Wl的一端通過開關(guān)K連接第一功率放大器A4的輸出端；另一端通過RL接地；二次繞組W2的一端連接電阻RS，另一端連接第四功率放大器的輸出端；二次繞組WD2的一端連接第二功率放大器的同相輸入端，另一端與第二功率放大器的反相輸入端共同接地；二次繞組WD3的一端連接第三功率放大器的同相輸入端，另一端接地；第二功率放大器的輸出端通過電阻R2連接第四功率放大器的同相輸入端；第三功率放大器的輸出端通過電阻R3連接第四功率放大器的同相輸入端；第四功率放大器的同相輸入端與輸出端之間并聯(lián)電阻R4 ;所有功率放大器反向輸入端接地。
[0013]所述電路互感器中的鐵芯T是由鈹莫合金繞制。
[0014]信號(hào)源將標(biāo)準(zhǔn)的基波波形存儲(chǔ)在ROM中，合成的諧波波形存放在RAM中，以鎖相倍頻對(duì)信號(hào)頻率輸出逐一尋址RAM，再送到D/A轉(zhuǎn)換器中以產(chǎn)生所需的具體波形。D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，輸出額定電壓值為IV的電壓波形。D/A轉(zhuǎn)換器輸出端和第一功率放大器Al的同相輸入端連接，第一功率放大器Al將D/A轉(zhuǎn)換器輸出的IV電壓波形進(jìn)行放大，產(chǎn)生電流輸出II。
[0015]第一功率放大器Al輸出經(jīng)過開關(guān)K和電流比變換器連接。通過開關(guān)K切換，可以將第一功率放大器Al的輸出連接到電流互感器的一次繞組Wl相應(yīng)的抽頭上，經(jīng)過電流互感器的二次繞組WDl、二次繞組WD2、功率放大器A2、功率放大器A3，最后經(jīng)過功率放大器A4輸出反饋電流12，該電流值為0.1A。電流12經(jīng)過電流互感器的二次繞組W2連接到第一功率放大器Al的反相輸入端。負(fù)反饋匹配電阻Rs連接在第一功率放大器Al的同相輸入端和地之間。
[0016]由于電流12經(jīng)過阻值為10 Ω的負(fù)反饋電阻Rs，使得Rs上的電壓和第一功率放大器Al的同相輸入端電壓相等，可實(shí)現(xiàn)電壓深度負(fù)反饋。同時(shí)保持電流12和電流Il的比值與電流互感器T 一次繞組Wl和二次繞組W2的匝數(shù)比相等，能保證鐵芯T能在一次繞組Wl有交、直流輸入時(shí)都能保持接近于零的磁通，實(shí)現(xiàn)電流的深度負(fù)反饋。這樣通過電壓和電流的雙重深度負(fù)反饋，就能使該電流放大器達(dá)到很高的線性度，且能在直流、交流直至音頻都能正常工作。
[0017]三相寬頻電流發(fā)生器由三個(gè)相同的此種電流發(fā)生器構(gòu)成，每個(gè)電流發(fā)生器相互獨(dú)立，因此所發(fā)出的電流也是相互獨(dú)立的，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
[0018]該三相電流發(fā)生器由三個(gè)單相的電流發(fā)生器構(gòu)成，每相獨(dú)立的電流發(fā)生器均能用IV的輸入電壓實(shí)現(xiàn)IA或5A電流的輸出。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明是一種新型的寬頻數(shù)控精密電流源，能在直流、交流至音頻范圍內(nèi)正常工作。各相電流發(fā)生器是獨(dú)立的，即在電氣上是相互隔離的，因此產(chǎn)生的電流也是相互獨(dú)立的，可根據(jù)需要接到相應(yīng)的電位上。
[0020]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明三相寬頻電流發(fā)生器的原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 以下結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]圖1為本發(fā)明三相寬頻電流發(fā)生器的原理示意圖。
[0023]下面以其中的某一相寬頻電流發(fā)生器為例進(jìn)行詳細(xì)說明，其中信號(hào)源采用直接數(shù)字合成技術(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)的基波波形存儲(chǔ)在ROM中，合成的諧波波形存放在RAM中，當(dāng)輸出所需波形時(shí)，以鎖相倍頻對(duì)信號(hào)頻率輸出逐一尋址RAM，將數(shù)據(jù)傳輸給D/A轉(zhuǎn)換器。
[0024]D/A轉(zhuǎn)換器將接受到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸入到第一功率放大器Al的同相輸入端，第一功率放大器Al的輸出端輸出電流11,通過開關(guān)K和電流互感器的一次繞組Wl的相應(yīng)抽頭連接。當(dāng)需要輸出IA的電流時(shí)，開關(guān)K和電流互感器一次繞組Wl中的IA抽頭相接。當(dāng)需要輸出5A的電流時(shí)，開關(guān)K和電流互感器一次繞組Wl中的5A抽頭相接。
[0025]二次繞組WDl和二次繞組WD2中的磁動(dòng)勢(shì)分別作為第三功率放大器A3和第四功率放大器A4的同相輸入端的輸入信號(hào),而第二功率放大器A2和第三功率放大器A3的反相輸入端直接接地。第二功率放大器A2輸出端和電阻R2串聯(lián)，第三功率放大器A3輸出端和電阻R3串聯(lián)，二者形成一個(gè)減法器，其輸出作為第四功率放大器A4的同相輸入端的輸入信號(hào)，第四功率放大器A4的反相輸入端同樣接地，第四功率放大器A4的輸出端和同相輸入端之間接入一個(gè)電阻R4，形成負(fù)反饋，最終在第四功率放大器A4的輸出端得到一個(gè)值為0.1A的輸出電流12。該電流經(jīng)過電流互感器的另一個(gè)二次繞組W2和第一功率放大器Al的反相輸入端連接，第一功率放大器Al的反相輸入端和地之間接入一個(gè)阻值為10 Ω的反饋電阻Rs0
[0026]由于電流12和電流Il的比值與電路互感器的一次繞組Wl和二次繞組W2的匝數(shù)比相等。電路互感器中的鐵芯T是由鈹莫合金繞制的，這樣在電流輸入Il為直流、交流直至音頻信號(hào)時(shí)，其主磁通都能保持接近為零，激磁電流接近為零，實(shí)現(xiàn)了電流的深度負(fù)反饋。
[0027]由于電流12經(jīng)過負(fù)反饋電阻Rs，負(fù)反饋電阻Rs上的電壓即為第一功率放大器Al的反相輸入端的電壓，其值為IV。由于第一功率放大器同相輸入端電壓也為IV，和其反相輸入端電壓相等，因此形成電壓的深度負(fù)反饋。
[0028]通過電壓和電流的雙重深度負(fù)反饋，使得該電流發(fā)生器達(dá)到了很高的線性度，最終在直流、交流直至音頻范圍內(nèi)，將數(shù)字編程得到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變換得到的模擬電壓，做跨導(dǎo)功率放大，最終輸出由編程確定的電流。三相寬頻電流發(fā)生器由三個(gè)相同的此種電流發(fā)生器構(gòu)成，每個(gè)電流發(fā)生器相互獨(dú)立，因此所發(fā)出的電流也是相互獨(dú)立的，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
[0029]通過本發(fā)明三相寬頻電流發(fā)生器能產(chǎn)生并輸出檢定時(shí)所需的各種交流和直流三相電流波形，且能在直流、工頻直至2kHz的音頻范圍內(nèi)均保持其輸出電流波形的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
[0030]本發(fā)明中涉及的未說明部分與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種三相寬頻電流發(fā)生器，其特征在于，包括； 信號(hào)源，用于將標(biāo)準(zhǔn)的基波波形存儲(chǔ)在ROM中，合成的諧波波形存放在RAM中，以鎖相倍頻對(duì)信號(hào)頻率輸出逐一尋址RAM，再送到D/A轉(zhuǎn)換器中以產(chǎn)生所需的具體波形； D/A轉(zhuǎn)換器，用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，輸出額定電壓值為IV的電壓波形； 第一功率放大器，用于將D/A轉(zhuǎn)換器輸出的IV電壓波形進(jìn)行放大,產(chǎn)生電流輸出Il ； 電流比變換器，用于將第一功率放大器輸出電流Il進(jìn)行多級(jí)放大，輸出反饋電流12，并實(shí)現(xiàn)電流和電壓的深度負(fù)反饋，以及，反饋電阻RS。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相寬頻電流發(fā)生器，其特征在于，所述電流比變換器由電流互感器、第二功率放大器A2、第三功率放大器A3、第四功率放大器A4、接地電阻RL、電阻R2、電阻R3及電阻R4組成；電流互感器由一次繞組W1、二次繞組W2、二次繞組WD1、二次繞組WD2、二次繞組WD3及鐵芯T組成；一次繞組Wl的一端通過開關(guān)K連接第一功率放大器A4的輸出端；另一端通過RL接地；二次繞組W2的一端連接電阻RS，另一端連接第四功率放大器的輸出端；二次繞組WD2的一端連接第二功率放大器的同相輸入端,另一端與第二功率放大器的反相輸入端共同接地；二次繞組WD3的一端連接第三功率放大器的同相輸入端，另一端接地；第二功率放大器的輸出端通過電阻R2連接第四功率放大器的同相輸入端；第三功率放大器的輸出端通過電阻R3連接第四功率放大器的同相輸入端；第四功率放大器的同相輸入端與輸出端之間并聯(lián)電阻R4 ;所有功率放大器反向輸入端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相寬頻電流發(fā)生器，其特征在于，所述發(fā)生器的信號(hào)源連接D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端,D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端連接第一功率放大器的同相輸入端,第一功率放大器的反相輸入端和地之間接入一個(gè)阻值為10 Ω的負(fù)反饋電阻RS;第一功率放大器的輸出端連接電流比變換器，通過開關(guān)K和電流互感器的一次繞組Wl相應(yīng)抽頭連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相寬頻電流發(fā)生器，其特征在于，所述反饋電流12經(jīng)過電流互感器的二次繞組W2連接到第一功率放大器Al的反相輸入端；由于電流12經(jīng)過阻值為10 Ω的負(fù)反饋電阻Rs，使得Rs上的電壓和第一功率放大器Al的同相輸入端電壓相等，可實(shí)現(xiàn)電壓深度負(fù)反饋；同時(shí)保持電流12和電流Il的比值與電流互感器T 一次繞組Wl和二次繞組W2的匝數(shù)比相等，能保證鐵芯T能在一次繞組Wl有交、直流輸入時(shí)都能保持接近于零的磁通，實(shí)現(xiàn)電流的深度負(fù)反饋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相寬頻電流發(fā)生器，其特征在于，所述電路互感器中的鐵芯T是由鈹莫合金繞制。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相寬頻電流發(fā)生器，其特征在于，所述一次繞組Wl有IA和5A兩個(gè)抽頭；當(dāng)需要輸出IA的電流時(shí)，開關(guān)K和電流互感器一次繞組Wl中IA抽頭相接；當(dāng)需要輸出5A的電流時(shí)，開關(guān)K和電流互感器一次繞組Wl中5A抽頭相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相寬頻電流發(fā)生器，其特征在于，所述二次繞組WDl和二次繞組WD2中的磁動(dòng)勢(shì)分別作為功率放大器A3和功率放大器A4的同相輸入端的輸入信號(hào)，而功率放大器A2和功率放大器A3的反相輸入端直接接地；功率放大器A2輸出端和電阻R2串聯(lián)，功率放大器A3輸出端和電阻R3串聯(lián)，二者形成一個(gè)減法器，其輸出作為功率放大器A4的同相輸入端的輸入信號(hào),功率放大器A4的反相輸入端同樣接地,功率放大器A4的輸出端和同相輸入端之間接入一個(gè)電阻R4，形成負(fù)反饋，最終在功率放大器A4的輸出端得到一個(gè)值為0.1A的輸出電流12。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相寬頻電流發(fā)生器，其特征在于，所述電流比變換器通過電壓和電流的雙重深度負(fù)反饋，使得該電流發(fā)生器達(dá)到了很高的線性度，最終在直流、交流直至音頻范圍內(nèi)，將數(shù)字編程得到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變換得到的模擬電壓，做跨導(dǎo)功率放大，最終輸出由編程確定的電流。
【文檔編號(hào)】G01R35/04GK104360304SQ201410621610
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】朱亮, 馬建, 趙震宇, 陳克緒, 王瓊, 鄧高峰, 祝婧, 趙燕, 郭永坤, 熊凌飛 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院