CN110837031B - 用于fds测试的自适应功率调节装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于FDS测试的自适应功率调节装置，控制模块在获取根据在工频下测量得到的被试样品近似等效容值计算得到的转折频率后，根据转折频率输出控制信号至功率模块，控制功率模块在输出电压的频率小于转折频率时，使输出电压的幅值为第一类电压幅值；以及在输出电压的频率大于或等于转折频率时，使输出电压的幅值为第二类电压幅值；第一类电压幅值大于第二类电压幅值。通过结合转折频率对功率模块的输出电压的频率和幅值进行调节，在对被试样品测试的扫频过程中电压峰值可调，减小了低频和高频段之间的电流差值，提高了测量准确性。同时，通过调节输出电压可以控制整个扫频阶段的功率输出，以免超过装置额定输出功率而引起波形失真。

Description

用于FDS测试的自适应功率调节装置
技术领域
本申请涉及电力电网技术领域，特别是涉及一种用于FDS测试的自适应功率调节装置。
背景技术
变压器作为电力系统的核心设备，承担着电压转换、能量传输、电能分配的功能，其绝缘性能的好坏直接关系着电力系统的运行可靠性，因绝缘系统造成的事故约占变压器事故的85％以上。而电网中应用最广泛的是油浸式变压器，采用绝缘油和绝缘纸组成的复合系统是其主要的绝缘系统，水分对其影响严重，恶化变压器的绝缘性能，严重威胁变压器的使用寿命和运行的经济性、可靠性。因此，需要定期对变压器油纸绝缘系统的含水量进行检测，以判断变压器绝缘性能。
频域介电谱法(Frequency Domain Spectroscopy，FDS)是测量变压器油纸绝缘系统绝缘性能的有效测量方法，其研究的是电介质在交流电压下的特性，通过对被试品施加不同频率的交流正弦电压，测量不同激励下的电流响应，得到介电损耗等特征量，据此来判断变压器油纸绝缘系统的含水量，进而评估绝缘系统的好坏。传统的FDS测试装置主要包括功率输出部分和测量部分，在进行扫频输出时，其输出电压频率随着预先设置值进行变化而电压峰值固定不变，容易导致低频段电流测量值产生较大误差，影响测试精度。还可能会导致输出装置的功率不足以达到测试所需要求，从而引起测试波形失真。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提高测试精度且避免测试波形失真的用于FDS测试的自适应功率调节装置。
一种用于FDS测试的自适应功率调节装置，包括控制模块和功率模块，所述控制模块连接所述功率模块，所述功率模块用于连接被试样品，
所述控制模块用于获取转折频率，根据所述转折频率输出控制信号至所述功率模块；其中，所述转折频率为根据在工频下测量得到的被试样品近似等效容值计算得到，所述控制信号用于控制所述功率模块在输出电压的频率小于所述转折频率时，使输出电压的幅值为第一类电压幅值；以及在输出电压的频率大于或等于所述转折频率时，使输出电压的幅值为第二类电压幅值；所述第一类电压幅值大于所述第二类电压幅值。
在其中一个实施例中，所述控制模块接收在工频下测量得到的被试样品近似等效容值，根据所述被试样品近似等效容值计算得到所述转折频率。
在其中一个实施例中，所述转折频率的计算公式为：
Figure BDA0002289715090000021
其中，fc为转折频率，Kc为预设系数，Upp为所述功率模块的输出电压的最大峰值，Pr为所述功率模块的额定功率，Cw为工频下测量得到的被试样品近似等效容值。
在其中一个实施例中，所述第一类电压幅值为所述功率模块的输出电压的最大峰值，所述第二类电压幅值为
Figure BDA0002289715090000022
其中，Kp为功率调整系数，fset为输出电压的频率。
在其中一个实施例中，所述控制模块包括嵌入式控制器和通讯控制电路，所述嵌入式控制器连接所述通讯控制电路和所述功率模块。
在其中一个实施例中，所述功率模块包括数字频率产生电路、预处理电路和功率放大电路，所述数字频率产生电路连接所述嵌入式控制器和所述预处理电路，所述预处理电路连接所述嵌入式控制器和所述功率放大电路；
所述嵌入式控制器控制所述数字频率产生电路输出不同频率的电压，以及控制所述预处理电路对所述数字频率产生电路输出的电压进行幅值调整；所述功率放大电路对幅值调整后的电压进行功率放大后输出至被试样品。
在其中一个实施例中，所述数字频率产生电路包括有源晶振和数字频率发生器，所述有源晶振连接所述嵌入式控制器和所述数字频率发生器，所述数字频率发生器连接所述嵌入式控制器和所述预处理电路。
在其中一个实施例中，所述预处理电路包括可编程电阻芯片和运算放大器，所述可编程电阻芯片连接所述数字频率产生电路和所述嵌入式控制器，所述运算放大器的反相输入端连接所述可编程电阻芯片，所述运算放大器的同相输入端接地，所述运算放大器的输出端连接所述功率放大电路。
在其中一个实施例中，所述功率放大电路包括功率运放器，所述功率运放器连接所述预处理电路和所述被试样品。
在其中一个实施例中，所述被试样品为变压器油纸绝缘系统。
上述用于FDS测试的自适应功率调节装置，控制模块在获取根据在工频下测量得到的被试样品近似等效容值计算得到的转折频率后，根据转折频率输出控制信号至功率模块，控制功率模块在输出电压的频率小于转折频率时，使输出电压的幅值为第一类电压幅值；以及在输出电压的频率大于或等于转折频率时，使输出电压的幅值为第二类电压幅值；第一类电压幅值大于第二类电压幅值。通过结合转折频率对功率模块的输出电压的频率和幅值进行调节，在对被试样品测试的扫频过程中电压峰值可调，减小了低频和高频段之间的电流差值，提高了测量准确性。同时，通过调节输出电压可以控制整个扫频阶段的功率输出，以免超过装置额定输出功率而引起波形失真。
附图说明
图1为一实施例中用于FDS测试的自适应功率调节装置的结构框图；
图2为一实施例中用于FDS测试的自适应功率调节装置的功率输出流程示意图；
图3为一实施例中嵌入式控制器的结构原理图；
图4为一实施例中数字频率产生电路的结构原理图；
图5为一实施例中预处理电路的结构原理图；
图6为一实施例中功率放大电路的结构原理图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，提供了一种用于FDS测试的自适应功率调节装置，如图1所示，包括控制模块100和功率模块200，控制模块100连接功率模块200，功率模块200用于连接被试样品。控制模块100用于获取转折频率，根据转折频率输出控制信号至功率模块200；其中，转折频率为根据在工频下测量得到的被试样品近似等效容值计算得到，控制信号用于控制功率模块200在输出电压的频率小于转折频率时，使输出电压的幅值为第一类电压幅值；以及在输出电压的频率大于或等于转折频率时，使输出电压的幅值为第二类电压幅值；第一类电压幅值大于第二类电压幅值。
被试样品的具体类型并不唯一，例如可以是变压器油纸绝缘系统，可以理解，需要进行绝缘性能测试的设备都可以作为被试样品。具体地，控制模块100可以是接收在工频下测量得到的被试样品近似等效容值计算得到的转折频率，根据转折频率输出控制信号至功率模块200进行输出功率控制。控制模块100也可以是直接接收外部处理器根据在工频下测量得到的被试样品近似等效容值计算得到的转折频率，直接根据接收的转折频率输出控制信号至功率模块200进行输出功率控制。
第一类电压幅值和第二类电压幅值的具体取值并不是唯一的，只需满足第一类电压幅值大于第二类电压幅值即可。通过控制模块100根据转折频率输出控制信号至功率模块200，使功率模块200的输出电压在低频段时的电压幅值大，输出电压在高频段时的电压幅值小，实现频率和幅值均可调节，从而减小低频段和高频段响应电流的差值，提高测量精度。同时，因为输出电压可调，所以可以控制整个扫频阶段的功率输出，以免超过装置额定输出功率而引起波形失真。
在一个实施例中，控制模块100接收在工频下测量得到的被试样品近似等效容值，根据被试样品近似等效容值计算得到转折频率。其中，被试样品近似等效容值可以是通过LCR测试仪得到，或者通过FDS功率输出和FDS测量得到。可以理解，根据控制模块100根据被试样品近似等效容值计算转折频率的方式也不是唯一的，在一个实施例中，转折频率的计算公式为：
Figure BDA0002289715090000051
其中，fc为转折频率，Kc为预设系数，Upp为功率模块200的输出电压的最大峰值，Pr为功率模块20的额定功率，Cw为工频下测量得到的被试样品近似等效容值。
控制模块100在计算得到转折频率fc后，计算功率模块200在各个频率点的输出电压峰值，在输出电压的频率小于转折频率fc时，将幅值设置为第一类电压幅值，在输出电压的频率大于或等于转折频率fc后，将幅值设置为第二类电压幅值。控制模块100建立好频率与幅值的对应关系，根据对应关系输出控制信号至功率模块200，控制功率模块200按照设置的对应关系调节输出电压的频率和幅值，具体可以是控制输出电压的频率由低到高，以用作对被试样品进行扫频测试。
在一个实施例中，第一类电压幅值为功率模块200的输出电压的最大峰值Upp，第二类电压幅值为
Figure BDA0002289715090000061
其中，Kp为功率调整系数，fset为输出电压的频率。在目标输出频率fset小于转折频率fc时，输出电压的幅值为最大峰值Upp，当目标输出频率fset大于或等于转折频率fc时，结合频率fset、额定功率Pr和工频下测量得到的被试样品近似等效容值Cw来确定输出电压的幅值。
如图2所示，控制模块100在确定工频下测量得到的被试样品近似等效容值Cw，并计算得到转折频率fc后，计算各个频率点的输出电压峰值，设置好所有的频率-峰值对，然后依次将每组功率和对应的峰值输出至功率模块200，控制功率模块200的功率输出，直至功率输出结束。
上述用于FDS测试的自适应功率调节装置，通过结合转折频率对功率模块的输出电压的频率和幅值进行调节，在对被试样品测试的扫频过程中电压峰值可调，减小了低频和高频段之间的电流差值，提高了测量准确性。同时，通过调节输出电压可以控制整个扫频阶段的功率输出，以免超过装置额定输出功率而引起波形失真。
控制模块100的具体结构并不是唯一的，在一个实施例中，继续参照图1，控制模块100包括嵌入式控制器120和通讯控制电路140，嵌入式控制器120连接通讯控制电路140和功率模块200。
通讯控制电路140负责接收控制指令并传入至嵌入式控制器120，例如用户可通过输入控制指令确定嵌入式控制器120需要设置的目标频率。嵌入式控制器120可以是通过通讯控制电路140接收工频下测量得到的被试样品近似等效容值Cw计算转折频率fc，也可以是直接通过通讯控制电路140接收外部处理器计算得到的转折频率fc。嵌入式控制器120在得到转折频率fc后，计算和设置所有的频率-峰值对，根据频率-峰值对依序列控制功率模块200产生对应频率和峰值的输出电压。
嵌入式控制器120的具体类型也不是唯一的，在一个实施例中，如图3所示，嵌入式控制器120可采用STM32F103C8T6型号的芯片U5，U5A为控制器的IO引脚设置，U5B为控制器的电源引脚设置。此外，嵌入式控制器120还包括电阻R7，芯片U5的引脚44通过电阻R7接地。
在一个实施例中，如图1所示，功率模块200包括数字频率产生电路220、预处理电路240和功率放大电路260，数字频率产生电路220连接嵌入式控制器120和预处理电路240，预处理电路240连接嵌入式控制器120和功率放大电路260。嵌入式控制器120控制数字频率产生电路220输出不同频率的电压，以及控制预处理电路240对数字频率产生电路220输出的电压进行幅值调整；功率放大电路260对幅值调整后的电压进行功率放大后输出至被试样品。
具体地，嵌入式控制器120在根据转折频率fc设置好频率-峰值对后，在控制数字频率产生电路220输出某一频率的电压Vdds后，通过调节预处理电路240中的可编程变阻器的阻值，从而改变预处理电路240中运算放大器的放大比例系数，达到调节电压Vadj的峰值的目的。功率放大电路260将电压Vadj放大至电压Vpower，用于驱动FDS测试方法的被试样品。
在一个实施例中，如图4所示，数字频率产生电路220包括有源晶振Y1和数字频率发生器U1，有源晶振Y1连接嵌入式控制器120和数字频率发生器U1，数字频率发生器U1连接嵌入式控制器120和预处理电路240。有源晶振Y1用作为嵌入式控制器120和数字频率发生器U1提供时钟信号，嵌入式控制器120控制数字频率发生器U1输出频率可调、峰值恒定的电压至预处理电路240。其中，有源晶振Y1具体可采用25M有源晶振，数字频率发生器U1可采用数字频率发生器芯片AD9833。
此外，数字频率产生电路220还可包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5，数字频率发生器U1的引脚1通过电容C1接地，数字频率发生器U1的引脚2接入+5V电压，并通过并联的电容C2和电容C3接地。数字频率发生器U1的引脚3通过并联的电容C4和电容C5接地。
在一个实施例中，如图5所示，预处理电路240包括可编程电阻芯片R8和运算放大器U3，可编程电阻芯片R8连接数字频率产生电路220和嵌入式控制器120，运算放大器U3的反相输入端连接可编程电阻芯片R8，运算放大器U3的同相输入端接地，运算放大器U3的输出端连接功率放大电路260。
具体地，可编程电阻芯片R8连接数字频率产生电路220中的数字频率发生器U1。嵌入式控制器120通过控制可编程电阻芯片R8改变电阻值，从而改变运算放大器U3的放大系数，实现对电压Vadj的峰值调节。此外，预处理电路240还包括电阻R1、电阻R2、电容C6、电容C8和电容C10，可编程电阻芯片R8的引脚5通过电阻R2接收电压Vdds，运算放大器U3的反相输入端2通过并联的电容C6、电容C8和电容C10与可编程电阻芯片R8的引脚7连接。运算放大器U3的输出端6通过电阻R1连接运算放大器U3的反相输入端2，运算放大器U3的输出端6输出电压Vadj至功率放大电路260。
在一个实施例中，如图6所示，功率放大电路260包括功率运放器U2，功率运放器U2连接预处理电路240和被试样品。具体地，功率放大电路260还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容7和电容9，功率运放器U2的引脚1通过电阻R3连接预处理电路240中运算放大器U3的输出端6，接收电压Vadj。功率运放器U2的引脚1通过电阻R4连接功率运放器U2的引脚6，功率运放器U2的引脚6输出电压Vpower至被试样品。功率运放器U2的引脚7通过电阻R6连接功率运放器U2的引脚6。电阻R5的一端连接功率运放器U2的引脚9，电阻R5的另一端通过并联的电容C7和电容C9与功率运放器U2的引脚10连接。
为便于更好地理解上述用于FDS测试的自适应功率调节装置，以下以被试样品为变压器油纸绝缘系统为例进行详细解释说明。
传统的FDS测试装置在进行测试时，由于变压器油纸绝缘系统介电模型主要为容性元件，根据I＝wcU(w为角频率，c为等效电容)，在低频段如1Hz，其响应电流的测量值较小，而高频段如1kHz，电流值较大，两次测量电流的可相差约1000倍，容易导致低频段电流测量值产生较大误差，影响测试精度。同时，由于电压峰值固定，装置的输出功率会随着频率上升而上升，若被试样品等效模型的容性值较大时，可能会导致输出装置的功率不足以达到测试所需要求，从而引起测试波形失真。此外，传统的FDS功率输出装置的频率最大可至5kHz，但峰值一般为±200V以下。低频段较低的驱动电压，其响应电流一般较小，为微安级及以下，容易导致测量的准确性不高。因此，提高输出电压峰值，有助于提高低频段响应电流的测量准确性和抗干扰性。
基于此，本申请提供的用于FDS测试的自适应功率调节装置，设计为频率和幅值均可调节。因此，可在测量的低频段，如1Hz，设置电压峰值为最大值(±500V)，而在高频段，如5kHz，根据被试样品等效模型的电容值(可在工频下测量得到近似等效值Cw)，设置较低电压(如±10V)，从而减小低频段和高频段响应电流的差值，提高测量精度。同时，因为输出电压可调，所以可以控制整个扫频阶段的功率输出，以免超过装置额定输出功率而引起波形失真。
输出电压峰值计算过程为：Cw为工频下测量得到被试品近似等效容值，可通过LCR测试仪得到或者FDS功率输出+FDS测量得到，Pr为功率输出装置额定功率。输出功率小于等于额定功率：
P＝UI＝ωCWU2≤Pr (1-1)
可得，输出电压需满足：
Figure BDA0002289715090000101
当Upp为装置输出电压的最大峰值时，低频段，装置最高只能输出Upp，高频段，装置依据上述公式(1-2)来决定输出电压大小，其中这个低频段与高频段的临界点频率，称为转折频率fc，因此
Figure BDA0002289715090000102
考虑到Cw的测量误差、模型拟合误差以及裕度，取可靠系数Kc，使装置实际采用的转折频率fc为：
Figure BDA0002289715090000103
其中Kc满足
0＜KC＜1
若目标输出频率fset小于转折频率fc时，电压输出峰值为Upp，当目标输出频率fset大于等于转折频率fc时，输出电压为
Figure BDA0002289715090000104
其中Kp为功率调整系数，一般输出功率小于额定功率，因此0＜Kp＜1，即：
Figure BDA0002289715090000111
至此，整个FDS功率输出装置，将按照公式(1-5)所示方式进行测试，低频段内输出电压峰值Upp，高频段内依据公式计算输出电压，流程图如图2所示。
如图1所示，用于FDS测试的自适应功率调节装置包括控制模块100和功率模块200。控制模块100包括嵌入式控制器120和通讯控制电路140，通讯控制电路140负责接收控制指令并将其传入至嵌入式控制器120中。频率序列和峰值序列的计算过程可由其他控制器计算，并将计算结果通过通讯控制电路140传入至嵌入式控制器120中。也可以由嵌入式控制器120接收到必要的参数后，计算和预设置所有的频率-峰值对，根据此频率-峰值对，依序列产生对应的频率和峰值。
功率模块200包括数字频率产生电路220、预处理电路240、功率放大电路260。其中数字频率产生电路的输出电压频率可调，但是其幅值的峰值固定,不可调。根据嵌入式控制器120的指令要求，产生某一频率的电压Vdds；Vdds进入预处理电路240的后，通过嵌入式控制器120控制可编程变阻器的阻值，从而改变预处理电路240中运算放大器的放大比例系数，达到调节电压Vadj的峰值的目的，然后再送入功率放大电路260中。功率放大电路260采用高压的集成功率运算放大器，搭建合适电路设置固定的放大倍数，将Vadj放大至电压Vpower，用于驱动FDS测试方法的被试样品。
通过嵌入式控制器120控制数字频率产生电路220，可以控制最终输出电压的频率；通过控制可编程变阻器改变电压Vadj的数值，从而达到控制输出交流输出电压峰值，因此可同时控制输出的交流电压的频率和幅值(峰值)，且输出电压可调范围较宽，最高可至±500V。依托本装置，可以在整个频扫阶段动态调整输出电压的峰值，可较为简便地解决传统的FDS测试装置存在的技术问题。
具体地，如图3所示为嵌入式控制器120的电路原理图，图中，芯片U5采用STM32F103C8T6作为嵌入式控制器，U5A为控制器的IO引脚设置，U5B为控制器的电源引脚设置，芯片U5的12号和13号引脚分别作为收发的通讯引脚，用于接收控制指令，如，通过UART串口协议接收指令：“Freq：1000Hz，Upp：300V”，表示设置频率为1000Hz，电压峰值为±300V的FDS输出电压。芯片U5的15脚和附图4的数字频率发生器U1(具体采用数字频率合成芯片(Direct Digital Synthesizer，DDS)AD9833)的7脚相连，并和附图5的可编程电阻芯片R8(具体采用可编程电阻芯片MCP41100T)的2脚相连，芯片U5的17引脚和附4的数字频率发生器U1的6脚相连，并和附图5的可编程电阻芯片R8的3脚相连，芯片U5A的15脚和17脚作为SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)通讯协议的时钟线和数据线，用于芯片U5对数字频率发生器U1和可编程电阻芯片R8进行通讯和控制。芯片U5的34脚和37脚，用于开发人员将程序烧写(下载)至控制器中。芯片U5的40脚连接可编程电阻芯片R8的1脚，用于SPI通讯使能。芯片U5的41脚连接数字频率发生器U1的8脚用于SPI通讯使能。芯片U5的5脚连接附图4的有源晶振Y1(具体采用25M有源晶振)的8脚。同时，有源晶振Y1的8脚连接至数字频率发生器U1的5脚，为DDS芯片提供时钟基准。芯片U5的44脚通过1kΩ的电阻R7接地，芯片U5的7脚接复位信号，24、36、48、9脚接+3.3V电源，23、35、47、8脚接地。
如图4所示为数字频率产生电路220的结构原理图，有源晶振Y1为25M有源晶振，用于输出25M的时钟信号给数字频率发生器U1和附图3的芯片U5。数字频率发生器U1为数字频率发生器芯片AD9833。
嵌入式控制器120通过信号FSYNC_CS片选、SCLK时钟输入、SDATA数据输入控制电压Vdds的频率。DDS内有28位的频率控制字FW(0～228-1)，改变FW值大小即可改变电压Vdds频率。
电压Vdds的频率控制分辨率Fratio＝FMCLK/228＝25M/228,电压Vdds的频率Fdds＝Fratio×FW＝25M/228×FW。电压Vdds＝0.3*cos(2π*Fdds*t)+0.3。其输出电压频率可调，但峰值固定为0.3V，且有0.3V直流偏置。
如图5所示为预处理电路240的结构原理图，可编程电阻芯片R8为可编程电阻芯片MCP41100T，运算放大器U3为精密运放OPA277。预处理电路240通过电容C6、电容C8、电容C10(均为100uf)将电压Vdds进行了高通滤波，起到隔直通交作用，基本消除了直流偏置。电阻R2为1kΩ电阻，用于对可编程电阻芯片R8的限流保护。可编程电阻芯片R8中，1脚、2脚、3脚连接至附图3中芯片U5的40、15、17脚，用于接收芯片U5的控制指令，从而改变电阻大小。可编程电阻芯片R8的5脚、6脚短接并接入电阻R2，7脚接入电容C6、电容C8、电容C9。可编程电阻芯片R8的8脚接+5V电源，4脚接地。可编程电阻芯片R8的电阻范围为0～100kΩ，电容R1为39kΩ电阻，运算放大器U3为精密运放OPA277，构成反相放大电路，其放大倍数的绝对值：
Figure BDA0002289715090000131
0.386≤|K|≤39
因此，嵌入式控制器120通过编程电阻芯片R8的阻值，即可调节电压放大倍数。
如图6所示为功率放大电路260的结构原理图，功率运放器U2为高压功率运放PA89A。电阻R3为1MΩ电阻，电阻R4为50MΩ电阻与功率运放器U2构成放大倍数为50倍的反向比例放大器。电阻R6为10Ω限流电阻，运放输出为70mA，电阻R5为220Ω补偿电阻，电容C7、电容C9均为10pF补偿。高压运放采用±600V直流供电。上述电路将电压Vadj放大50倍后，变为电压Vpower进行高压输出。
此外，通讯控制电路可以采用无线通讯、有线通讯或其他类别(如旋钮、按键)等多种方式接收指令。另外，嵌入式控制器120还可以通过采集输出电压的幅值和频率，并与目标设定值进行比较，当误差较大时，可进一步调节数字频率发生器U1和可编程电阻芯片R8，使电压输出的精确度更高。
上述用于FDS测试的自适应功率调节装置，通过嵌入式控制器120控制数字频率发生器U1产生所需频率的交流电压，再通过控制可编程电阻芯片R8的阻值调节预处理电路240的放大倍数，最终经过运算放大器U3输出频率、幅值可调的交流电压(频率范围可为0～5kHz，电压幅值最大峰值可至±500V)，电流(0～70mA)，满足FDS介质损耗测试要求。扫频过程中电压峰值可调，减小了低频和高频段之间的电流差值，提高低频测量准确性；在被试样本等效容值较大时，可避免功率超限，避免波形失真；提高了测试电压最大峰值，相应地提高了低频段响应电流峰值，有助于提高低频时段测量的准确性和抗干扰性。
同时，采用了高压功率集成运放PA89A作为功率输出级，通过嵌入式控制器120控制数字频率发生器U1和可编程电阻芯片R8作为频率调节和幅值调节器，以简单、可行的方式实现了前述的功能。
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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于FDS测试的自适应功率调节装置，其特征在于，包括控制模块和功率模块，所述控制模块连接所述功率模块，所述功率模块用于连接被试样品，
所述控制模块用于获取转折频率，根据所述转折频率输出控制信号至所述功率模块；其中，所述转折频率为根据在工频下测量得到的被试样品近似等效容值计算得到，所述控制信号用于控制所述功率模块在输出电压的频率小于所述转折频率时，使输出电压的幅值为第一类电压幅值；以及在输出电压的频率大于或等于所述转折频率时，使输出电压的幅值为第二类电压幅值；所述第一类电压幅值大于所述第二类电压幅值；
所述控制模块接收在工频下测量得到的被试样品近似等效容值，根据所述被试样品近似等效容值计算得到所述转折频率；所述转折频率的计算公式为：
Figure FDA0003253556530000011
其中，fc为转折频率，Kc为预设系数，Upp为所述功率模块的输出电压的最大峰值，Pr为所述功率模块的额定功率，Cw为工频下测量得到的被试样品近似等效容值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一类电压幅值为所述功率模块的输出电压的最大峰值，所述第二类电压幅值为
Figure FDA0003253556530000012
其中，Kp为功率调整系数，fset为输出电压的频率。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括嵌入式控制器和通讯控制电路，所述嵌入式控制器连接所述通讯控制电路和所述功率模块。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述功率模块包括数字频率产生电路、预处理电路和功率放大电路，所述数字频率产生电路连接所述嵌入式控制器和所述预处理电路，所述预处理电路连接所述嵌入式控制器和所述功率放大电路；
所述嵌入式控制器控制所述数字频率产生电路输出不同频率的电压，以及控制所述预处理电路对所述数字频率产生电路输出的电压进行幅值调整；所述功率放大电路对幅值调整后的电压进行功率放大后输出至被试样品。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数字频率产生电路包括有源晶振和数字频率发生器，所述有源晶振连接所述嵌入式控制器和所述数字频率发生器，所述数字频率发生器连接所述嵌入式控制器和所述预处理电路。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预处理电路包括可编程电阻芯片和运算放大器，所述可编程电阻芯片连接所述数字频率产生电路和所述嵌入式控制器，所述运算放大器的反相输入端连接所述可编程电阻芯片，所述运算放大器的同相输入端接地，所述运算放大器的输出端连接所述功率放大电路。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述功率放大电路包括功率运放器，所述功率运放器连接所述预处理电路和所述被试样品。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的装置，其特征在于，所述被试样品为变压器油纸绝缘系统。
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