CN110133567B - 小功率计量工况模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小功率计量工况模拟装置，包括工频变频模块以及工频变压器，所述工频变频模块分别与所述工频变压器以及外部电源连接；所述外部电源用于输出交流信号至所述工频变频模块；所述工频变频模块用于输出三相PWM脉冲信号；所述工频变压器用于输出低压PWM脉冲信号。通过工频变频模块将市用交流信号转换为三相PWM脉冲信号，之后将三相PWM脉冲信号传输至工频变压器，使得工频变压器输出的电压减小，从而获得低压PWM脉冲信号，以适用于小功率输出检测，避免通过使用电抗大的电抗器降低输出电压以及输出功率，从而减小了小功率计量工况模拟装置的重量，进而便于携带以及运输。

Description

小功率计量工况模拟装置

技术领域

本发明涉及工况模拟领域，特别是涉及一种小功率计量工况模拟装置。

背景技术

在电能计量装置验收中的装表接电环节过程中，装表接电人员装表前必须确认互感器二次侧导线放线是否正确，回路导线是否有破皮、短路、断路等异常情况，通过送电后测试电流电压和六角图等参数来判断计量装置运行是否正常，目前没有专用于停电或未送电情况下的电力计量输入信号模拟输出设备，只能用为实验室设计的三相程控功率源或三相标准功率源输出用于检测的正弦波。

但是，实验室设计的三相程控功率源或三相标准功率源的电抗过大，使得装置中的电感过大，从而使得装置的体积以及重量过大，携带困难，不适应长期在汽车上运输，长期现场工作可靠性差。

发明内容

基于此，有必要提供一种结构简单且重量小的小功率计量工况模拟装置。

一种小功率计量工况模拟装置，包括：工频变频模块以及工频变压器，所述工频变频模块与所述工频变压器；所述工频变频模块用于接入交流信号且输出三相PWM脉冲信号；所述工频变压器用于输出低压PWM脉冲信号。

在其中一个实施例中，所述工频变频模块包括至少一个工频变频器以及多个电感，每一所述工频变频器对应连接有三个所述电感。

在其中一个实施例中，所述电感包括滤波电感。

在其中一个实施例中，所述滤波电感的电感为400μH～500μH。

在其中一个实施例中，所述滤波电感的电感为470μH。

在其中一个实施例中，所述工频变压器的数量为多个，所述工频变频器通过其中两个所述电感与一所述工频变压器连接。

在其中一个实施例中，还包括滤波器，所述工频变压器的输出端与所述滤波器连接。

在其中一个实施例中，所述滤波器包括低通LC滤波器。

在其中一个实施例中，所述滤波器的数量与所述工频变压器的数量为多个，且所述滤波器与所述工频变压器一一对应连接。

在其中一个实施例中，还包括多个升流器，每一所述升流器与一所述滤波器连接，进一步，所述升流器的输出端连接有匹配电阻，所述小功率计量工况模拟装置还包括多个升压器，每一所述升压器与一所述滤波器连接。

上述小功率计量工况模拟装置，通过工频变频模块将市用交流信号转换为三相PWM脉冲信号，之后将三相PWM脉冲信号传输至工频变压器，使得工频变压器输出的电压减小，从而获得低压PWM脉冲信号，以适用于小功率输出检测，避免通过使用电抗大的电抗器降低输出电压以及输出功率，从而减小了小功率计量工况模拟装置的重量，进而便于携带以及运输。

附图说明

图1为一实施例的小功率计量工况模拟装置的结构示意图；

图2为另一实施例的小功率计量工况模拟装置的结构示意图；

图3为一实施例的小功率计量工况检测方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明涉及一种小功率计量工况模拟装置。例如，所述小功率计量工况模拟装置包括：工频变频模块以及工频变压器，所述工频变频模块与所述工频变压器；所述工频变频模块用于接入交流信号且用于输出三相PWM脉冲信号；所述工频变压器用于输出低压PWM脉冲信号。通过工频变频模块将市用交流信号转换为三相PWM脉冲信号，之后将三相PWM脉冲信号传输至工频变压器，使得工频变压器输出的电压减小，从而获得低压PWM脉冲信号，以适用于小功率输出检测，避免通过使用电抗大的电抗器降低输出电压以及输出功率，从而减小了小功率计量工况模拟装置的重量，进而便于携带以及运输。

请参阅图1，其为本发明一实施例的小功率计量工况模拟装置的结构示意图。

一种小功率计量工况模拟装置10，包括：工频变频模块100以及工频变压器200，所述工频变频模块100与所述工频变压器200；所述工频变频模块100用于接入交流信号且用于输出三相PWM脉冲信号；所述工频变压器200用于输出低压PWM脉冲信号。

上述小功率计量工况模拟装置，通过工频变频模块100将市用交流信号转换为三相PWM脉冲信号，之后将三相PWM脉冲信号传输至工频变压器200，使得工频变压器200输出的电压减小，从而获得低压PWM脉冲信号，以适用于小功率输出检测，避免通过使用电抗大的电抗器降低输出电压以及输出功率，从而减小了小功率计量工况模拟装置的重量，进而便于携带以及运输。

在一实施例中，请一并参阅图1以及图2，所述工频变频模块100包括至少一个工频变频器110以及多个电感120，每一所述工频变频器110对应连接有三个所述电感120。在本实施例中，所述外部电源输出的是交流信号，且此交流信号为220V的正弦交流信号。所述工频变频器110采用PWM技术将所述外部电源输出的交流信号转换为PWM脉冲信号，即所述工频变频器110的输入端为正弦交流信号，所述工频变频器110的输出端为PWM脉冲信号，使得将正弦交流信号转换为更加容易控制的PWM脉冲信号，同时也便于后续对输出信号的电压调节。其中，所述工频变频器110输出的PWM脉冲信号为三相的PWM脉冲信号，为了分别取样或者输出三相的PWM脉冲信号，所述工频变频器110具有三个输出端，每一个输出端用于输出单相的PWM脉冲信号，从而使得最终输出的PWM脉冲信号为完整三相PWM脉冲信号，进而保证了后续输出的信号的完整性。

在一实施例中，所述工频变频器110的每一个输出端输出的信号为PWM脉冲信号，PWM脉冲信号中包含有高频谐波信号，为了滤除PWM脉冲信号中的高频信号，在所述工频变频器110的每一个输出端连接一个电感120，其中，所述电感120包括滤波电感，使得所述电感120将每一相的PWM脉冲信号中的高频信号均滤除，避免了输出信号中混杂有高频信号，从而降低了信号的失真率。

在一实施例中，在额定工频下，所述滤波电感通过自身的低通高阻的特性，将PWM脉冲信号中的高频信号滤除，从而获取所需要的信号。对于滤除输出信号中的高频信号，可通过调节所述滤波电感的电感值实现，例如，所述滤波电感的电感为400μH～500μH；又如，所述滤波电感的电感为470μH。当所述工频变频器110输出的PWM脉冲信号中包含高频信号时，PWM脉冲信号在所述滤波电感上产生的电抗大，从而实现将高频信号滤除，例如，当所述工频变频器110输出的PWM脉冲信号中包含50KHZ高频信号时，电感值470μH的滤波电感上产生的电抗为147.7Ω，从而将PWM脉冲信号中包含50KHZ高频信号阻挡。这样，所述滤波电感对PWM脉冲信号进行初次滤波，将PWM脉冲信号中的高频信号进行第一次的滤除，避免了高频信号对PWM脉冲信号的影响，从而避免了最终输出的信号失真的情况。

在一实施例中，请参阅图2，所述工频变压器200的数量为多个，所述工频变频器110通过其中两个所述电感120与一所述工频变压器200连接。由于所述工频变频器110的输出信号为三相的PWM脉冲信号，即所述工频变频器110的每一个输出端输出其中一相的PWM脉冲信号，也即所述工频变频器110的三个输出端输出的是相位角相差120度的同频率PWM脉冲信号，所述工频变压器200的两个输出端分别连接一个PWM脉冲信号以形成电压回路，在本实施例中，所述工频变压器200的数量为三个，每一个所述工频变压器200的两个输入端分别与一个所述电感120连接，即每一个所述工频变压器200的两个输入端分别输入一PWM脉冲信号，所述工频变压器200对PWM脉冲信号进行降压处理，这样，所述工频变频器110输出的每一相PWM脉冲信号通过三个所述工频变压器200，即每一个所述工频变频器110与三个所述工频变压器200形成配对，所述工频变频器110输出的三相PWM脉冲信号通过对应的所述工频变压器200，使得所述工频变频器110输出的三相PWM脉冲信号的电压降低，从而使得所述工频变压器200的输出电压降低，即降低了所述工频变压器200的输出功率，也即所述工频变压器200的输出功率为小功率，进而避免在将所述工频变压器200输出的电压加载于负载前使用大电感120装置减小输出压以及输出功率，避免使用大电抗的装置降低输出电压以及输出功率，便于连接小电抗的检测装置进行电路检测，即便于使用小功率的检测装置进行电路检测，这样，既满足适用于连接小功率检测装置，又实现了避免使用大电抗大的电抗器以降低输出电压以及输出功率，从而使得所述小功率计量工况模拟装置的重量减小。

在一实施例中，所述工频变压器的数量与所述工频变压器的数量比为1:3。

在一实施例中，请参阅图2，所述小功率计量工况模拟装置还包括滤波器300，所述工频变压器200的输出端与所述滤波器300连接。由于所述工频变压器200输出的信号为三相PWM脉冲信号，三相PWM脉冲信号中包含有较多的谐波以及高频噪声信号，所述滤波器300将三相PWM脉冲信号中的谐波以及高频噪声信号滤除，即所述滤波器300通过自身滤波电路将三相PWM脉冲信号中的谐波以及高频噪声信号屏蔽，使得所述滤波器300输出的信号为低频信号，从而降低了输出功率，进而避免使用体积和电抗值较大的滤波装置，降低所述小功率计量工况模拟装置的体积。

在一实施例中，所述滤波器包括低通LC滤波器，由于所述工频变压器输出的信号为降压后的信号，使得所述工频变压器输出低压PWM脉冲信号，即加载于所述滤波器上的电压减小，避免了使用体积和电抗值较大的滤波装置，使得所述滤波器采用体积以及电感值小的电感进行滤波，从而使得所述滤波器的电感体积减小，进一步使得所述小功率计量工况模拟装置的整体体积减小。

在一实施例中，请参阅图2，所述滤波器300的数量与所述工频变压器200的数量为多个，且所述滤波器300与所述工频变压器200一一对应连接。由于所述工频变压器200的两个输入端连接有两相PWM脉冲信号，使得所述工频变压器200的两个输出端输出信号为两相低压PWM脉冲信号，即所述工频变压器200的两个输出端输出信号为相位角相差120度的同频率低压PWM脉冲信号。为了使得三相PWM脉冲信号全部输出，即为了滤除三相低压PWM脉冲信号中的高频信号，三相低压PWM脉冲信号均要通过所述滤波器300，所述工频变压器200的两个输出端分别与所述滤波器300的输入端连接，在本实施例中，每一个所述工频变压器200的两个输出端输出的低压PWM脉冲信号为相位角相差120度的同频率低压PWM脉冲信号，这两个低压PWM脉冲信号输送至一个滤波器300，三个所述工频变压器200分别对应连接一个滤波器300，使得三相低压PWM脉冲信号全部通过滤波器300进行滤波处理，从而使得三相低压PWM脉冲信号中的高频信号滤除，进而使得所述滤波器300输出的信号为低频电压交流信号，使得负载上串联的电抗减小，便于使用小功率装置进行线路检测，这样，所述工频变压器200输出的低压PWM脉冲信号，避免了使用大电抗的三相电抗器降低输出电压以及输出功率，使得所述小功率计量工况模拟装置的重量减小，而且，所述滤波器300采用的体积以及电感值小的电感进行滤波，使得所述小功率计量工况模拟装置的体积减小。

在一实施例中，请参阅图2，所述小功率计量工况模拟装置10还包括多个升流器400，每一所述升流器400与一所述滤波器300连接。所述升流器400的输入端与所述滤波器300的输出端连接，使得所述滤波器300输出的电压信号输送至所述升流器400的输入端，所述升流器400将所述滤波器300输出的电压信号转变为电流信号，使得所述小功率计量工况模拟装置的输出信号为电流信号，其中，所述升流器400的原边和副边的功率相等，运行时原副边的电压与电流成反比，即所述升流器400的输入端的电压与所述升流器400的输出端的电流成反比，当降低所述升流器400的输入端的电压时，则所述升流器400的输出端的电流增大，从而使得所述小功率计量工况模拟装置的输入低压电压信号转变为输出大电流信号，便于使用电流进行线路检测。

在一实施例中，通过改变所述升流器的原边和副边的匝数，调节输出电流的大小，从而适用于不同的采用电流进行测试的线路检测装置。

在一实施例中，为了改变输出电流，所述升流器的输出端连接有匹配电阻，根据不同的负载和电流大小要求，所述匹配电阻与所述升流器串联，通过改变所述匹配电阻的阻值，使得所述升流器的输出电流不同，从而适用于不同的负载以及电路检测装置。

在一实施例中，所述小功率计量工况模拟装置还包括多个升压器，每一所述升压器与一所述滤波器连接。根据实际输出情况，改变所述升压器的输出电压，使得所述升压器输出所需要的电压，在本实施例中，所述升压器包括变压器，通过调节所述变压器的原边和副边的匝数，使得所述变压器输出不同的电压，从而适用于不同的采用电压进行测试的线路检测。

本发明还提供一种小功率计量工况检测方法，请参阅图3，包括如下步骤的部分或全部：

S100：获取交流信号；

S200：将交流信号转换为三相PWM脉冲信号；

S300：将三相PWM脉冲信号进行降压处理，并获取低压PWM脉冲信号。

在一实施例中，所述将三相PWM脉冲信号进行降压处理，并获取低压PWM脉冲信号之后包括：将低压PWM脉冲信号进行低通滤波处理，并获取低频电压信号。经过低通滤波处理，低压PWM脉冲信号中的高频信号以及噪声信号被滤除，从而获取低频交流信号，进而便于进行线路检测。

在一实施例中，所述将低压PWM脉冲信号进行低通滤波处理，并获取低频电压信号之后包括：将低频电压信号转换为低频交流信号。将电压信号转换为电流信号，根据不同的匹配电阻，便于输出不同的电流信号，从而便于使用电流进行线路检测。

上述小功率计量工况检测方法，将市用交流信号转换为三相PWM脉冲信号，之后将三相PWM脉冲信号传输至工频变压器，使得工频变压器输出的电压减小，从而获得低压PWM脉冲信号，以适用于小功率输出检测，避免通过使用电抗大的电抗器降低输出电压以及输出功率，从而减小了小功率计量工况模拟装置的重量以及体积，进而便于携带以及运输。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种小功率计量工况模拟装置，其特征在于，包括：工频变频模块以及工频变压器，所述工频变频模块与所述工频变压器连接；

所述工频变频模块用于接入交流信号且用于输出三相PWM脉冲信号；

所述工频变压器用于输出低压PWM脉冲信号；

所述工频变频模块包括至少一个工频变频器以及多个电感，每一个所述工频变频器与三个所述电感对应；每一个所述工频变频器包括三个输出端，每一个所述输出端输出所述三相PWM脉冲信号中的一相PWM脉冲信号；每一个所述工频变频器的三个输出端与对应的三个所述电感一一对应连接；

所述工频变压器的数量为多个，每一个所述工频变频器与三个所述工频变压器对应；每一个所述工频变频器通过对应的三个所述电感中的两个所述电感与对应的三个所述工频变压器中的一个所述工频变压器连接，每一个所述工频变频器对应的各个所述工频变压器连接的两个所述电感各不相同。

2.根据权利要求1所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，所述电感包括滤波电感。

3.根据权利要求2所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，所述滤波电感的电感为400μH～500μH。

4.根据权利要求2所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，所述滤波电感的电感为470μH。

5.根据权利要求1所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，还包括滤波器，所述工频变压器的输出端与所述滤波器连接。

6.根据权利要求5所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，所述滤波器包括低通LC滤波器。

7.根据权利要求5所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，所述滤波器的数量与所述工频变压器的数量为多个，且所述滤波器与所述工频变压器一一对应连接。

8.根据权利要求7所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，还包括多个升流器，每一所述升流器与一所述滤波器连接。

9.根据权利要求8所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，所述升流器的输出端连接有匹配电阻。

10.根据权利要求7所述的小功率计量工况模拟装置，其特征在于，所述小功率计量工况模拟装置还包括多个升压器，每一所述升压器与一所述滤波器连接。

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