專利名稱：數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置及使用該裝置的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電能質(zhì)量控制領(lǐng)域，具體涉及一種并行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置及使用
該裝置的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器。
背景技術(shù)：
隨著各種大功率設(shè)備廣泛地使用電力電子器件，這使得傳統(tǒng)電網(wǎng)在運(yùn)行中產(chǎn)生大 量的諧波以及復(fù)雜的電能現(xiàn)象。這對(duì)工業(yè)計(jì)算機(jī)等對(duì)電源要求較嚴(yán)格的控制設(shè)備有明顯的 危害，造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也造成了電網(wǎng)輸配電的電能損耗，甚至危害電網(wǎng)的安 全運(yùn)行。因此，提高電能質(zhì)量、滿足生產(chǎn)發(fā)展的需求，已經(jīng)成為供用電雙方共同的愿望。電 能質(zhì)量測(cè)試通常包括三個(gè)方面測(cè)試電氣設(shè)備在受到電能質(zhì)量擾動(dòng)時(shí)的工作狀況，檢驗(yàn)電 網(wǎng)中電能質(zhì)量控制裝置對(duì)電能質(zhì)量擾動(dòng)的抑制能力，測(cè)試電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量情況。
電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器從結(jié)構(gòu)上分為三種 第一種，基于數(shù)字信號(hào)發(fā)生模塊和數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，產(chǎn)生任意波形的信號(hào)，然后 經(jīng)過(guò)功率放大器放大，輸出到待測(cè)設(shè)備上去。 第二種，基于電子開(kāi)關(guān)調(diào)壓變壓器型，由可調(diào)自耦變壓器和用來(lái)投切變壓器的微
機(jī)控制開(kāi)關(guān)組成，改變變壓器的變比可改變電壓凹陷的幅值。 第三種，用電力電子器件結(jié)合適當(dāng)?shù)目刂颇K實(shí)現(xiàn)。 上述第一種類型電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器是最常見(jiàn)的。其優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但 發(fā)生的電能質(zhì)量信號(hào)存在性能瓶頸。在數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊中一方面高速、高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換 芯片價(jià)格昂貴，電路板布線困難；另一方面數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片存在高精度和高速度輸出的固有 矛盾。故現(xiàn)有數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊難以兼?zhèn)涞统杀?、高精度和高速度等性能指?biāo)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低成本、高速、高精度的并 行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置以及使用該裝置的、能夠產(chǎn)生復(fù)雜電能質(zhì)量信號(hào)的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器。 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，包括多片并行數(shù)模 轉(zhuǎn)換芯片，分別與所述多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片連接的多路模擬開(kāi)關(guān)，以及分別與所述多片 并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片和多路模擬開(kāi)關(guān)連接的邏輯控制模塊。 其中，數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置還可以包括濾波輸出模塊。
其中，濾波輸出模塊可以為低通濾波模塊。 其中，并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的個(gè)數(shù)等于所述邏輯控制模塊在單次邏輯控制循環(huán)中數(shù) 字指令的輸出次數(shù)。 本實(shí)用新型還提供了一種電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，包括上述數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，與 濾波輸出模塊連接的功率放大模塊。
其中，電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器還可以包括與邏輯控制模塊連接的主控模塊，以及與主控模塊連接的組網(wǎng)模塊，如通信組網(wǎng)模塊，其中，通信組網(wǎng)模塊可以包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和
GPS (Global PositioningSystem，全球定位系統(tǒng))時(shí)標(biāo)模塊。其中，電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器還可以包括與主控模塊連接的顯示接口模塊。 其中，電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器還可以包括分別與多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、邏輯控制
模塊，濾波輸出模塊以及主控模塊連接的自校準(zhǔn)模塊。 其中，并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的個(gè)數(shù)等于所述邏輯控制模塊在單次邏輯控制循環(huán)中數(shù) 字指令的輸出次數(shù)。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片并行輸出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化邏輯控制實(shí) 現(xiàn)了高精度、高速度和低成本的并行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，且滿足了高性能電能質(zhì)量發(fā)生器 對(duì)于高精度、高速度和低成本的信號(hào)發(fā)生模塊的需求，具有較強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性。較大程 度地克服了由于單個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片在輸出精度和輸出速度之間的固有矛盾所引起的系統(tǒng) 性能瓶頸，能夠?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜的電能質(zhì)量信號(hào)輸出，提高了電能質(zhì)量信號(hào)的發(fā)生質(zhì)量，對(duì)實(shí)現(xiàn) 高性能電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的邏輯控制模塊進(jìn)行邏輯控制的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下 實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，依據(jù) 本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置包括多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，例如4片(數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 1 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4)，分別與所述多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4連接的多路模擬開(kāi)關(guān)6，以及分 別與所述多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4和多路模擬開(kāi)關(guān)6連接的邏輯控制模塊5。需要說(shuō)明的 是并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的個(gè)數(shù)等于邏輯控制模塊5在單次邏輯控制循環(huán)中數(shù)字指令的輸出 次數(shù)，在本實(shí)施例中，單次邏輯控制循環(huán)中數(shù)字指令的輸出次數(shù)為4次，因此采用了 4片并 行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。 其中，并行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置還可以包括濾波輸出模塊，例如低通濾波模塊7。 本實(shí)用新型還提供了一種電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電能 質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該發(fā)生器包括上述并行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置， 與低通濾波模塊7連接的功率放大模塊8。 其中，電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器還可以包括與邏輯控制模塊5連接的主控模塊，如CPU 10，以及與CPU 10連接的組網(wǎng)模塊，如通信組網(wǎng)模塊9，通信組網(wǎng)模塊9可以包括多個(gè)網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)和GPS時(shí)標(biāo)模塊13。 其中，電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器還可以包括與CPU lO連接的顯示接口模塊ll。 其中，電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器還可以包括分別與多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、邏輯控制 模塊5，濾波輸出模塊7以及CPU 10連接的自校準(zhǔn)模塊12。[0029] 其中，GPS時(shí)標(biāo)模塊13可以與通信組網(wǎng)模塊9連接。 對(duì)于單個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，其位數(shù)越多，轉(zhuǎn)換精度就越高，但轉(zhuǎn)換速度就越低。而本
發(fā)明的并行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置突破了單個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片性能的局限性，采用多片數(shù)模轉(zhuǎn)換
芯片并行輸出，既能保證數(shù)模轉(zhuǎn)換的精度和穩(wěn)定性，又能提高數(shù)模轉(zhuǎn)換的頻率。 而本發(fā)明實(shí)施例的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器的邏輯控制在硬件上通過(guò)邏輯控制模塊
實(shí)現(xiàn)，在軟件上通過(guò)CPU實(shí)現(xiàn)，利用并行n片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片在一個(gè)邏輯控制循環(huán)內(nèi)輸出模擬
信號(hào)的邏輯控制流程如圖3所示假設(shè)有n片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，在邏輯控制模塊的控制下，CPU
向數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片i發(fā)送數(shù)字控制命令，然后選通數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片i+l對(duì)應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)，使數(shù)模
轉(zhuǎn)換芯片i+l輸出相應(yīng)的模擬控制信號(hào)；其中，i = 1，2，......， n-l。如此循環(huán)。 舉例來(lái)說(shuō)，若有4片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，在邏輯控制模塊的控制下，CPU向數(shù)模轉(zhuǎn)換芯 片1發(fā)送數(shù)字信號(hào)l，然后選通數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片2對(duì)應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)，使數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片2輸出模 擬信號(hào)；CPU向數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片2發(fā)送數(shù)字信號(hào)2，然后選通數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片3對(duì)應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)， 使數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片3輸出模擬信號(hào)；CPU向數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片3發(fā)送數(shù)字信號(hào)3，然后選通數(shù)模轉(zhuǎn) 換芯片4對(duì)應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)，使數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4輸出模擬信號(hào)；CPU向數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4發(fā)送數(shù) 字信號(hào)4，然后選通數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片1對(duì)應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)，使數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片1輸出與數(shù)字信號(hào)1 對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)；CPU向數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片1發(fā)送數(shù)字信號(hào)5，然后選通數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片2對(duì)應(yīng)的 模擬開(kāi)關(guān)，使數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片2輸出與數(shù)字信號(hào)2對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)；CPU向數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片2發(fā) 送數(shù)字信號(hào)6，然后選通數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片3對(duì)應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)，使數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片3輸出與數(shù)字信 號(hào)3對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)；CPU向數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片3發(fā)送數(shù)字信號(hào)7，然后選通數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4對(duì) 應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)，使數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片4輸出與數(shù)字信號(hào)4對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。如此循環(huán)。 在當(dāng)前邏輯控制循環(huán)中，四個(gè)并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片順序輸出的模擬信號(hào)恰好對(duì)應(yīng)前 一邏輯控制循環(huán)中各自給定的數(shù)字信號(hào)。也正是由于這個(gè)特點(diǎn)，使得本發(fā)明實(shí)施例的并行 數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置尤其適用于電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器中。 本實(shí)用新型的實(shí)施例通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片并行輸出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和邏輯控制的優(yōu)化 實(shí)現(xiàn)了高精度、高速度和低成本的并行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，且滿足了高性能電能質(zhì)量發(fā)生 器對(duì)于高精度、高速度和低成本的信號(hào)發(fā)生需求，具有較強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性。較大程度地 克服了由于單個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片在輸出精度和輸出速度之間的固有矛盾所引起的系統(tǒng)性能 瓶頸，能夠?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜的電能質(zhì)量信號(hào)的輸出，提高了電能質(zhì)量信號(hào)的發(fā)生質(zhì)量，對(duì)實(shí)現(xiàn)高 性能電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改 進(jìn)和變型也屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，包括多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，分別與所述多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片連接的多路模擬開(kāi)關(guān)，以及分別與所述多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片和多路模擬開(kāi)關(guān)連接的邏輯控制模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述并行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置 還包括濾波輸出模塊。
3. 如權(quán)利要求2所述的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述濾波輸出模塊為低通濾 波模塊。
4. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的個(gè) 數(shù)等于所述邏輯控制模塊在單次邏輯控制循環(huán)中數(shù)字指令的輸出次數(shù)。
5. —種電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，包括如權(quán)利要求2或3所述的數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，與所 述濾波輸出模塊連接的功率放大模塊。
6. 如權(quán)利要求5所述的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器 還包括與所述邏輯控制模塊連接的主控模塊，以及與所述主控模塊連接的組網(wǎng)模塊。
7. 如權(quán)利要求5所述的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器 還包括與所述主控模塊連接的顯示接口模塊。
8. 如權(quán)利要求6所述的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器 還包括分別與所述多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、邏輯控制模塊，濾波輸出模塊以及主控模塊連 接的自校準(zhǔn)模塊。
9. 如權(quán)利要求5所述的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述組網(wǎng)模塊為通信組網(wǎng) 模塊，其包括GPS時(shí)標(biāo)模塊和多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
10. 如權(quán)利要求6至9之任一所述的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述并行數(shù)模 轉(zhuǎn)換芯片的個(gè)數(shù)等于所述邏輯控制模塊在單次邏輯控制循環(huán)中數(shù)字指令的輸出次數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置及使用該裝置的電能質(zhì)量信號(hào)發(fā)生器。該裝置包括多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，分別與所述多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片連接的多路模擬開(kāi)關(guān)，以及分別與所述多片并行數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片和多路模擬開(kāi)關(guān)連接的邏輯控制模塊。本實(shí)用新型的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了高精度、高速度和低成本的并行數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，且滿足了高性能電能質(zhì)量發(fā)生器對(duì)信號(hào)發(fā)生模塊在高精度、高速度和低成本上的需求，具有較強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性。較大程度克服了由單個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片在輸出精度和輸出速度之間的固有矛盾所引起的系統(tǒng)性能瓶頸，能夠?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜的電能質(zhì)量信號(hào)，提高了電能質(zhì)量信號(hào)的發(fā)生質(zhì)量。
文檔編號(hào)H03K3/02GK201479118SQ20092022282
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者胡志琳, 陳衛(wèi) 申請(qǐng)人:北京博電新力電力系統(tǒng)儀器有限公司