一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，所述數(shù)字信號處理器分別與第一模擬信號處理器、第二模擬信號處理器、計(jì)算機(jī)相連接，所述第一限壓保護(hù)部件的一端與第一模擬信號處理器相連接，另一端與功率放大器相連接，所述第二模擬信號處理器與電壓/電流選擇裝置相連接，所述電壓/電流選擇裝置與數(shù)字信號處理器相連接，所述限壓限流保護(hù)裝置一端與電壓/電流選擇裝置相連接，另一端與傳感器相連接，所述功率放大器、傳感器分別與待測電力器件相連接。本實(shí)用新型具有能夠共同產(chǎn)生多個(gè)分量，每次試驗(yàn)都能連續(xù)發(fā)生多次諧波，同時(shí)也能通過采集回來的噪聲信號來對諧波進(jìn)行監(jiān)測，形成一個(gè)閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型提出了一種試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種能夠連續(xù)發(fā)生多次諧波測量電力器件噪聲的電力器件噪聲試驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電力電子設(shè)備越來越廣泛地應(yīng)用在工業(yè)和商業(yè)，許多非線性負(fù)荷在給人們的生產(chǎn)和生活帶來便利的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波并注入到電網(wǎng)中，諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，也對周圍的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部回路并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使局部回路中的電容器，電抗器等設(shè)備燒毀。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。這樣就需要一種可以產(chǎn)生各種諧波的試驗(yàn)儀器，來模擬電網(wǎng)或者電力電子元器件所產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)及用電設(shè)備的污染。目前電力測試行業(yè)中的諧波控制發(fā)生器，功能較為簡單，每次控制只能發(fā)生單次諧波，不能連續(xù)發(fā)生多次諧波，也就偏離了實(shí)際應(yīng)用環(huán)境；同時(shí)在噪聲采集分析過程中沒有形成對諧波進(jìn)行閉環(huán)控制，缺乏安全性與可靠性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種能夠共同產(chǎn)生多個(gè)分量，每次試驗(yàn)都能連續(xù)發(fā)生多次諧波，同時(shí)也能通過采集回來的噪聲信號來對諧波進(jìn)行監(jiān)測，形成一個(gè)閉環(huán)控制，能有效的將諧波控制在一個(gè)可控范圍內(nèi)，防止電力器件在試驗(yàn)損壞，提高了產(chǎn)品的可靠性的電力器件噪聲試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型提供的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0004]一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，包括:計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號處理器、第一模擬信號處理器、第一限壓保護(hù)部件、功率放大器、傳感器、限壓限流保護(hù)裝置、電壓/電流選擇裝置和第二模擬信號處理器，數(shù)字信號處理器分別與第一模擬信號處理器、第二模擬信號處理器、計(jì)算機(jī)相連接，第一限壓保護(hù)部件的一端與第一模擬信號處理器相連接，另一端與功率放大器相連接，第二模擬信號處理器與電壓/電流選擇裝置相連接，且電壓/電流選擇裝置與數(shù)字信號處理器相連接，限壓限流保護(hù)裝置一端與電壓/電流選擇裝置相連接，另一端與傳感器相連接，功率放大器、傳感器分別與待測電力器件相連接。
[0005]進(jìn)一步特征為數(shù)字信號處理器采用DSP+FPGA架構(gòu)。
[0006]進(jìn)一步特征為第一模擬信號處理器由DA芯片、第一 IIC芯片、第一模擬開關(guān)、第一繼電器和第一運(yùn)放芯片組成，并且第一 IIC芯片分別與FPGA、第一模擬開關(guān)、第一繼電器相連接，DA芯片與數(shù)字信號處理器中的FPGA相連接，DA芯片、第一繼電器、第一模擬開關(guān)、第一限壓保護(hù)部件分別與第一運(yùn)放芯片相連接。
[0007]進(jìn)一步特征為限壓限流保護(hù)裝置由第二限壓保護(hù)部件和限流保護(hù)部件組成，并且第二限壓保護(hù)部件和限流保護(hù)部件相并聯(lián)，第一限壓保護(hù)部件、第二限壓保護(hù)部件都由輸入端子與TVS管相連接組成，限流保護(hù)部件采用自恢復(fù)電流保護(hù)管。
[0008]進(jìn)一步特征為電壓/電流選擇裝置為第三繼電器，第三繼電器分別與第二限壓保護(hù)部件、限流保護(hù)部件相連接。
[0009]進(jìn)一步特征為第二模擬信號處理器由AD芯片、第二 IIC芯片、第二模擬開關(guān)、第二繼電器和第二運(yùn)放芯片組成，并且第二 IIC芯片分別與FPGA、第二模擬開關(guān)、第二繼電器相連接，AD芯片與數(shù)字信號處理器中的FPGA相連接，AD芯片、第二繼電器、第二模擬開關(guān)、電壓/電流選擇裝置分別與第二運(yùn)放芯片相連接。
[0010]進(jìn)一步特征為還包括第一高壓隔離裝置、第二高壓隔離裝置，第一高壓隔離裝置設(shè)置于第一模擬信號處理器、第一限壓保護(hù)部件的外圍，第二高壓隔離裝置設(shè)置于限壓限流保護(hù)裝置、電壓/電流選擇裝置、第二模擬信號處理器的外圍，第一高壓隔離裝置、第二高壓隔離裝置都包括:信號隔離部件和電源隔離部件，并且信號隔離部件和電源隔離部件相連接，信號隔離部件采用型號為IS07240的隔離芯片，電源隔離部件采用型號為URD12D 15的電源模塊。
[0011]進(jìn)一步特征為第一運(yùn)放芯片和第二運(yùn)放芯片的型號為0PA1612，第一繼電器、第二繼電器和第三繼電器的型號為G6K，第一模擬開關(guān)和第二模擬開關(guān)的型號為DG419，第一 IIC芯片和第二 IIC芯片的型號為PCF8575，DA芯片的型號為CS4398，AD芯片的型號為CS5361。
[0012]本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0013]1、本實(shí)用新型能夠共同產(chǎn)生多個(gè)分量，每次試驗(yàn)都能連續(xù)發(fā)生多次諧波，同時(shí)也能通過采集回來的噪聲信號來對諧波進(jìn)行監(jiān)測，形成一個(gè)閉環(huán)控制，能有效的將諧波控制在一個(gè)可控范圍內(nèi)，防止電力器件在試驗(yàn)損壞，提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0014]2、本實(shí)用新型中的數(shù)字信號處理器采用了 DSP+FPGA架構(gòu)，此構(gòu)架使得信號處理更加高效、控制更加精準(zhǔn)。
[0015]3、本實(shí)用新型的第一模擬信號處理器和第二模擬信號處理器都采用了低噪聲設(shè)計(jì)，包括運(yùn)放芯片采用型號為0PA1612的低噪聲芯片，以及低噪聲電阻，通過多級增益控制、有源屏蔽及PCB包地處理等技術(shù)，有效的降低了通道的本底噪聲，提高了信號的測量精度。
[0016]4、本實(shí)用新型具有第二限壓保護(hù)部件、限壓限流保護(hù)裝置，當(dāng)試驗(yàn)中有高壓串入時(shí)能有效的保護(hù)設(shè)備及操作員安全。
[0017]5、本實(shí)用新型具有電壓/電流選擇裝置，并且根據(jù)傳感器的信號，由FPGA控制在電壓測試與電流測試間切換，使得本實(shí)用新型不僅能采集電壓信號，同時(shí)也能采集電流信號，增大了應(yīng)用范圍。
[0018]6、本實(shí)用新型具有第一高壓隔離裝置、第二高壓隔離裝置，將數(shù)字信號處理器、第一模擬信號處理器、第一限壓保護(hù)部件、限壓限流保護(hù)裝置、電壓/電流選擇裝置、第二模擬信號處理器分成的三個(gè)部分，從而防止了其中某一部分有高壓竄入時(shí)燒壞其他部分，延長使用壽命，減低維修成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本實(shí)用新型一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]實(shí)施例
[0023]如圖1所示，一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，包括:計(jì)算機(jī)1、數(shù)字信號處理器2、第一模擬信號處理器3、第一限壓保護(hù)部件4、功率放大器5、傳感器6、限壓限流保護(hù)裝置7、電壓/電流選擇裝置8和第二模擬信號處理器9，數(shù)字信號處理器2分別與第一模擬信號處理器3、第二模擬信號處理器9、計(jì)算機(jī)I相連接，第一限壓保護(hù)部件4的一端與第一模擬信號處理器3相連接，另一端與功率放大器5相連接，第二模擬信號處理器9與電壓/電流選擇裝置8相連接，且電壓/電流選擇裝置8與數(shù)字信號處理器2相連接，限壓限流保護(hù)裝置7 —端與電壓/電流選擇裝置8相連接，另一端與傳感器6相連接，功率放大器5、傳感器6分別與待測電力器件相連接。
[0024]本實(shí)用新型的優(yōu)選方式為:數(shù)字信號處理器I采用DSP+FPGA架構(gòu)，DSP型號為TMS320C6713⑶P，F(xiàn)PGA 型號為 XC2S50E。
[0025]第一模擬信號處理器3由DA芯片301、第一 IIC芯片302、第一模擬開關(guān)303、第一繼電器304和第一運(yùn)放芯片305組成，并且第一 IIC芯片302分別與FPGA202、第一模擬開關(guān)303、第一繼電器304相連接，DA芯片301與數(shù)字信號處理器2中的FPGA202相連接，DA芯片301、第一繼電器304、第一模擬開關(guān)303、第一限壓保護(hù)部件4分別與第一運(yùn)放芯片305相連接。
[0026]限壓限流保護(hù)裝置7由第二限壓保護(hù)部件701和限流保護(hù)部件702組成，并且第二限壓保護(hù)部件701和限流保護(hù)部件702相并聯(lián)，第一限壓保護(hù)部件4、第二限壓保護(hù)部件701的輸入端子采用4mm大電流香蕉頭，并在端口進(jìn)行嵌位保護(hù)，采用峰值脈沖功率3000W，最大峰值電流150A的TVS管，型號SMDJ12CA，嵌位電壓土 12V，限流保護(hù)部件702采用自恢復(fù)電流保護(hù)管。
[0027]電壓/電流選擇裝置8為第三繼電器，第三繼電器分別與第二限壓保護(hù)部件701、限流保護(hù)部件702相連接。
[0028]第二模擬信號處理器9由AD芯片901、第二 IIC芯片902、第二模擬開關(guān)903、第二繼電器904和第二運(yùn)放芯片905組成，并且第二 IIC芯片905分別與FPGA202、第二模擬開關(guān)903、第二繼電器904相連接，AD芯片901與數(shù)字信號處理器2中的FPGA202相連接，AD芯片901、第二繼電器904、第二模擬開關(guān)903、電壓/電流選擇裝置8分別與第二運(yùn)放芯片905相連接。
[0029]本實(shí)用新型的電力器件噪聲試驗(yàn)裝置還包括圖中未顯示的第一高壓隔離裝置和第二高壓隔離裝置，第一高壓隔離裝置設(shè)置于第一模擬信號處理器3、第一限壓保護(hù)部件4的外圍，第二高壓隔離裝置設(shè)置于限壓限流保護(hù)裝置7、電壓/電流選擇裝置8、第二模擬信號處理器9的外圍，第一高壓隔離裝置、第二高壓隔離裝置都分別包括:信號隔離部件和電源隔離部件，并且信號隔離部件和電源隔離部件相連接，信號隔離部件采用型號為IS07240的隔離芯片，電源隔離部件采用型號為URD12D15的電源模塊。
[0030]第一運(yùn)放芯片305和第二運(yùn)放芯片905的型號為0PA1612,第一繼電器304、第二繼電器904和第三繼電器的型號為G6K，第一模擬開關(guān)303和第二模擬開關(guān)903的型號為DG419,第一 IIC芯片302和第二 IIC芯片902的型號為PCF8575，DA芯片301的型號為CS4398, AD 芯片 901 的型號為 CS5361。
[0031]本實(shí)施例中，第一運(yùn)放芯片305、第二運(yùn)放芯片905分別包含多個(gè)運(yùn)放芯片，構(gòu)成了增益放大電路、濾波電路、AD/DC選擇電路、單端/差分轉(zhuǎn)換電路等。
[0032]本實(shí)用新型用于電力噪聲測試，本實(shí)用新型在工作時(shí)，數(shù)字信號處理器2中的DSP201從計(jì)算機(jī)I端得到各個(gè)分量的目標(biāo)譜以及各個(gè)控制參數(shù)，DSP201根據(jù)算法得到諧波信號。DSP201再將諧波信號以及各通道參數(shù)發(fā)送給FPGA202，F(xiàn)PGA202 —方面通過參數(shù)控制來配置各個(gè)輸入輸出通道參數(shù)(控制參數(shù)包括電壓/電流選擇、通道增益控制、AC/DC選擇、差分/單端選擇、采樣控制等)，另一方面將諧波信號送給第一模擬信號處理器3中的DA芯片301，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，DA芯片301轉(zhuǎn)換出的模擬信號通過第一運(yùn)放芯片305的增益控制、有源濾波、直流偏置補(bǔ)償?shù)忍幚?，再通過第一限壓保護(hù)部件4送出給功率放大器5，功率放大器5再將放大的諧波信號注入到試驗(yàn)中的已經(jīng)植入外部高壓強(qiáng)電的待測電力器件上，然后通過傳感器6將待測電力器件中的信號采集回來，經(jīng)過限壓限流保護(hù)裝置7送入設(shè)備，電壓/電流選擇裝置8已在試驗(yàn)開始時(shí)已經(jīng)根據(jù)傳感器6的輸入信號由FPGA202控制選擇為電壓測試或電流測試，信號進(jìn)入第二模擬信號處理器9，經(jīng)過濾波、差分/單端選擇、AC/DC耦合方式、輸入阻抗、增益控制等處理，再將信號送給AD芯片901，把信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送給數(shù)字信號處理器2中的FPGA202，F(xiàn)PGA202將信號送給DSP201進(jìn)行運(yùn)算，對時(shí)域、FFT、自譜、幅值譜、頻響等分析，分析結(jié)果一方面送給計(jì)算機(jī)I進(jìn)行顯示，另一方面通過分析結(jié)果對輸出的諧波信號進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)一個(gè)閉環(huán)反饋控制。
[0033]本實(shí)用新型能夠共同產(chǎn)生多個(gè)分量，每次試驗(yàn)都能連續(xù)發(fā)生多次諧波，同時(shí)也能通過采集回來的噪聲信號來對諧波進(jìn)行監(jiān)測，形成一個(gè)閉環(huán)控制，能有效的將諧波控制在一個(gè)可控范圍內(nèi)，防止電力器件在試驗(yàn)損壞，提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0034]本實(shí)用新型中的數(shù)字信號處理器采用了 DSP+FPGA架構(gòu)，次構(gòu)架使得信號處理更加高效、控制更加精準(zhǔn)。
[0035]本實(shí)用新型的第一模擬信號處理器和第二模擬信號處理器都采用了低噪聲設(shè)計(jì)，包括運(yùn)放芯片采用型號為0PA1612的低噪聲芯片，以及低噪聲電阻，通過多級增益控制、有源屏蔽及PCB包地處理等技術(shù)，有效的降低了通道的本底噪聲，提高了信號的測量精度。
[0036]本實(shí)用新型具有第二限壓保護(hù)部件、限壓限流保護(hù)裝置，當(dāng)試驗(yàn)中有高壓串入時(shí)能有效的保護(hù)設(shè)備及操作員安全。
[0037]本實(shí)用新型具有電壓/電流選擇裝置，并且根據(jù)傳感器的信號，由FPGA控制在電壓測試與電流測試間切換，使得本實(shí)用新型不僅能采集電壓信號，同時(shí)也能采集電流信號，增大了應(yīng)用范圍。
[0038]本實(shí)用新型具有第一高壓隔離裝置、第二高壓隔離裝置，將數(shù)字信號處理器、第一模擬信號處理器、第一限壓保護(hù)部件、限壓限流保護(hù)裝置、電壓/電流選擇裝置、第二模擬信號處理器分成的三個(gè)部分，從而防止了其中某一部分有高壓竄入時(shí)燒壞其他部分，延長使用壽命，減低維修成本。
[0039]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括:計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號處理器、第一模擬信號處理器、第一限壓保護(hù)部件、功率放大器、傳感器、限壓限流保護(hù)裝置、電壓/電流選擇裝置和第二模擬信號處理器，所述數(shù)字信號處理器分別與第一模擬信號處理器、第二模擬信號處理器、計(jì)算機(jī)相連接，所述第一限壓保護(hù)部件的一端與第一模擬信號處理器相連接，另一端與功率放大器相連接，所述第二模擬信號處理器與電壓/電流選擇裝置相連接，且所述電壓/電流選擇裝置與數(shù)字信號處理器相連接，所述限壓限流保護(hù)裝置一端與電壓/電流選擇裝置相連接，另一端與傳感器相連接，所述功率放大器和傳感器分別與待測電力器件相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號處理器采用DSP+FPGA架構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一模擬信號處理器由DA芯片、第一 IIC芯片、第一模擬開關(guān)、第一繼電器和第一運(yùn)放芯片組成,并且所述第一 IIC芯片分別與FPGA、第一模擬開關(guān)、第一繼電器相連接，所述DA芯片與數(shù)字信號處理器中的FPGA相連接，所述DA芯片、第一繼電器、第一模擬開關(guān)、第一限壓保護(hù)部件分別與第一運(yùn)放芯片相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述限壓限流保護(hù)裝置由第二限壓保護(hù)部件和限流保護(hù)部件組成，并且所述第二限壓保護(hù)部件和限流保護(hù)部件相并聯(lián)，所述第一限壓保護(hù)部件、第二限壓保護(hù)部件都由輸入端子與TVS管相連接組成，所述限流保護(hù)部件采用自恢復(fù)電流保護(hù)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述電壓/電流選擇裝置為第三繼電器，所述第三繼電器分別與第二限壓保護(hù)部件、限流保護(hù)部件相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第二模擬信號處理器由AD芯片、第二 IIC芯片、第二模擬開關(guān)、第二繼電器和第二運(yùn)放芯片組成，并且所述第二 IIC芯片分別與FPGA、第二模擬開關(guān)、第二繼電器相連接，所述AD芯片與數(shù)字信號處理器中的FPGA相連接，所述AD芯片、第二繼電器、第二模擬開關(guān)、電壓/電流選擇裝置分別與第二運(yùn)放芯片相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括第一高壓隔離裝置和第二高壓隔離裝置，所述第一高壓隔離裝置設(shè)置于第一模擬信號處理器、第一限壓保護(hù)部件的外圍，所述第二高壓隔離裝置設(shè)置于限壓限流保護(hù)裝置、電壓/電流選擇裝置、第二模擬信號處理器的外圍，所述第一高壓隔離裝置、第二高壓隔離裝置都分別包括:信號隔離部件、電源隔離部件，并且所述信號隔離部件和電源隔離部件相連接，所述信號隔離部件采用型號為IS07240的隔離芯片，所述電源隔離部件采用型號為URD12D15的電源模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一運(yùn)放芯片的型號為0PA1612，所述第一繼電器的型號為G6K，所述第一模擬開關(guān)的型號為DG419，所述第一 IIC芯片的型號為PCF8575，所述DA芯片的型號為CS4398。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第三繼電器的型號為G6K。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電力器件噪聲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第二運(yùn)放芯片的型號為0PA1612，所述第二繼電器的型號為G6K，所述第二模擬開關(guān)的型號為DG419，所述第二 IIC芯片的型號為PCF8575，所述AD芯片的型號為CS5361。
【文檔編號】G01R31/00GK204101653SQ201420447487
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】賀惠農(nóng), 魯佳, 黃連生, 黃寶麗 申請人:杭州億恒科技有限公司