CN118130910A - 钳形多功能回路阻抗特性分析装置和阻抗分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钳形多功能回路阻抗特性分析装置和阻抗分析仪，该装置包括扰动信号输出模块、脉冲宽度调制模块、电力电子变换模块、钳形信号注入接收模块、电压电流采集模块和阻抗特性分析模块，脉冲宽度调制模块接收来自扰动信号输出模块输出的扰动电压指令信号，并调制得到驱动信号，电力电子变换模块在驱动信号作用下，生成电压扰动信号，钳形信号注入接收模块向待测回路中注入电压扰动信号，待测回路产生相应的扰动电流信号，电压电流采集模块采集扰动信号并输出至阻抗特性分析模块，从而实现待测回路阻抗特性分析。本发明具有测量电流、分析阻抗以及计算功角等多重功能，可提高阻抗特性分析效率、测量精度，并能够防止对线路造成破坏。

Description

钳形多功能回路阻抗特性分析装置和阻抗分析仪

技术领域

本发明涉及阻抗分析技术领域，尤其涉及一种钳形多功能回路阻抗特性分析装置和阻抗分析仪。

背景技术

目前，在线路电流测量场景和接地电阻测量场景中，基于电磁感应原理的测量仪表普遍得到广泛应用，例如钳形电流测量仪表和钳形阻抗测量仪表分别应用于线路电流和接地阻抗测量。但对于接地阻抗测量，目前市面上的钳形阻抗测量仪表基本只能测量回路电阻，不具备电感、电容以及电阻、电感、电容串并联回路的测量与分析功能。

因此，目前市面上的测量仪表中，电流测量功能和电阻测量功能基本是独立的，实用性相对较低，另外，市面上的测量仪表在测量过程中容易对线路造成破坏。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提供一种钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其具有测量电流、分析阻抗以及计算功角等多重功能，可大大提高阻抗特性分析效率、便于提高测量精度，并在测量过程中能够防止对线路造成破坏，且具有一定实用性。

本发明的第二个目的在于提供一种阻抗分析仪。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种钳形多功能回路阻抗特性分析装置，包括：

扰动信号输出模块，用于生成预设波形和频率的扰动电压指令信号；

脉冲宽度调制模块，用于根据所述扰动电压指令信号调制得到电力电子变换模块中各开关管的驱动信号；

所述电力电子变换模块，用于在各驱动信号驱动下，生成与所述扰动电压指令信号对应的交流电压扰动信号；

钳形信号注入接收模块，用于将所述交流电压扰动信号注入至待测回路中，并接收所述待测回路响应的电流信号；

电压电流采集模块，用于采集所述交流电压扰动信号和所述电流信号，并传输至阻抗特性分析模块；

所述阻抗特性分析模块，用于根据所述交流电压扰动信号和所述电流信号分析得到所述待测回路的阻抗特性。

优选的，所述扰动电压指令信号包括两种频率的扰动电压指令信号。

优选的，所述脉冲宽度调制模块以所述扰动电压指令信号为调制波形，三角波形作为载波，调制得到电力电子变换模块中各开关管的驱动信号。

优选的，所述脉冲宽度调制模块具体用于：对载波信号进行取反，分别得到第一载波和第二载波，其中，第一载波为原载波，第二载波为取反后的载波；将调制波形幅值分别与所述第一载波和第二载波的幅值进行比较，并根据比较结果输出高低电平信号作为对应开关管的驱动信号。

优选的，所述电力电子变换模块包括依次连接的直流电源、储能电容和H桥逆变器；所述直流电源用于输出直流电；所述H桥逆变器用于将所述直流电逆变为与扰动电压指令信号波形和频率相同的所述交流电压扰动信号；所述储能电容用于支撑H桥逆变器直流侧电压，并平抑H桥逆变器直流侧电压扰动。

优选的，所述钳形信号注入接收模块为环形部件，包括两个半环形组件，每一半环形组件包括两个端立面，每一端立面上设置有电压屏蔽层、电流屏蔽层和中间屏蔽层，所述电压屏蔽层、所述电流屏蔽层以所述中间屏蔽层对称分布；所述电压屏蔽层包括两个电压信号注入侧屏蔽层，两个电压信号注入侧屏蔽层形成口字形结构；所述电流屏蔽层包括两个电流信号接收侧屏蔽层，两个电流信号接收侧屏蔽层形成口字形结构；其中，所述电压屏蔽层的中心位置设置有电压信号注入侧铁芯，所述电流屏蔽层的中心位置设置有电流信号接收侧铁芯；所述电压信号注入侧铁芯缠绕有电压信号注入线圈，所述电流信号接收侧铁芯缠绕有电流信号接收线圈；所述电压信号注入线圈位于所述电压屏蔽层和所述电压信号注入侧铁芯之间，所述电流信号接收线圈位于所述电流屏蔽层和所述电流信号接收侧铁芯之间。

优选的，两个电压信号注入侧屏蔽层之间，以及两个电流信号接收侧屏蔽层之间均通过塑料主体隔开。

优选的，两个半环形组件对接固定时，两个半环形组件上的屏蔽层均会对接形成环状结构。

优选的，当注入两种频率的交流电压扰动信号时，所述阻抗特性分析模块得到对应的两个电流信号，所述阻抗特性分析模块根据两种频率的交流电压扰动信号和对应的电流信号得到两个回路阻抗值，所述阻抗特性分析模块在进行阻抗分析时，具体用于：

当第一阻抗值等于第二阻抗值时，确定待测回路的阻抗特性为纯阻性；

当第一阻抗值小于第二阻抗值时，确定待测回路的阻抗特性为阻感性；

当第一阻抗值大于第二阻抗值时，确定待测回路的阻抗特性为阻容性；

其中，所述第一阻抗值对应第一频率的交流电压扰动信号，所述第二阻抗值对应第二频率的交流电压扰动信号，所述第一频率小于所述第二频率。

为达到上述目的，本发明第二方面提供了一种阻抗分析仪，包括上述所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置。

本发明至少具有以下技术效果：

1、现有的钳形阻抗测量仪表基本只能测量回路电阻，不具备电感、电容及阻感容串联回路的测量与分析功能，而本发明提供的钳形多功能回路阻抗特性分析装置和阻抗分析仪能够测量待测回路中阻抗模值、分析阻抗中电阻、电感和电容值含量以及能够计算功率因数角，大大提高了装置的实用性，并且集成了电流测量功能和阻抗测量功能，实现了装置复用，使得功能的实现成本降低，同时提高了装置的便捷性。

2、本发明在扰动信号注入类型、扰动信号注入方法和扰动信号注入组件结构等方面作出了一定的改进，并创新性地设计了钳形信号注入接收模块，避免了现有技术在测量过程中对线路的破坏，只需将半环形组件钳在待测系统电力传输线上，即可实现扰动信号的注入和接收，大大提高了装置的测量效率和实用性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例的钳形多功能回路阻抗特性分析装置的工作原理示意图。

图2为本发明实施例的钳形多功能回路阻抗特性分析装置的具体实施方案示意图。

图3为本发明实施例的环形部件外部结构示意图。

图4为本发明实施例的环形部件内部结构示意图。

图5为本发明实施例的环形部件各零件尺寸及相对位置示意图。

图6为本发明实施例的阻抗分析仪的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本实施例的一种钳形多功能回路阻抗特性分析装置和阻抗分析仪。

图1为本发明实施例的钳形多功能回路阻抗特性分析装置的工作原理示意图。如图1所示，该钳形多功能回路阻抗特性分析装置100包括依次连接的扰动信号输出模块10、脉冲宽度调制模块20、电力电子变换模块30、钳形信号注入接收模块40、电压电流采集模块50和阻抗特性分析模块60。

其中，扰动信号输出模块10用于生成预设波形和频率的扰动电压指令信号；脉冲宽度调制模块20用于根据扰动电压指令信号调制得到电力电子变换模块30中各开关管的驱动信号；电力电子变换模块30用于在各驱动信号驱动下，生成与扰动电压指令信号对应的交流电压扰动信号；钳形信号注入接收模块40用于将交流电压扰动信号注入至待测回路200中，并接收待测回路200响应的电流信号；电压电流采集模块50用于采集交流电压扰动信号和电流信号，并传输至阻抗特性分析模块60；阻抗特性分析模块60用于根据交流电压扰动信号和电流信号分析得到待测回路200的阻抗特性。

如图1所示，在应用时，可将钳形多功能回路阻抗特性分析装置100作为一个整体与待测回路200串联，钳形多功能回路阻抗特性分析装置100可以产生扰动电压，该扰动电压降落在待测回路200上，从而可以在待测回路200上产生相应的扰动电流，进而可以根据扰动电压和扰动电流实现待测回路200的阻抗特性分析。

具体而言，装置工作时，脉冲宽度调制模块20接收来自扰动信号输出模块10输出的扰动电压指令信号，并调制得到驱动信号，电力电子变换模块30在驱动信号作用下，生成电压扰动信号，钳形信号注入接收模块40向待测回路200中注入电压扰动信号，待测回路200产生相应的扰动电流，电压电流采集模块50采集扰动信号并输出至阻抗特性分析模块60，最终达到分析待测回路200阻抗特性的目的。

该装置在功能上具有测量电流、分析阻抗以及计算功角等多重功能；在结构方面，创新性地设计了钳形信号注入接收模块40，避免了现有技术在测量过程中对线路的破坏，只需将钳形组件钳在待测回路电力传输线上，即可实现扰动信号的注入和接收，大大提高了装置的测量效率和实用性。

需要说明的是，基于FPGA(现场可编程门阵列)在芯片容量、组合逻辑、工作速度、设计灵活上远优于单片机的事实，钳形多功能回路阻抗特性分析装置100的控制过程选用FPGA芯片来完成。

图2为本发明实施例的钳形多功能回路阻抗特性分析装置的具体实施方案示意图。下面结合图2对各模块的功能或者结构进行详细阐述。

本实施例中的扰动信号输出模块10为软件模块，由算法程序实现，可以根据扰动信号注入算法，生成特定波形和频率的扰动电压指令信号。

具体的，扰动信号输出模块10由FPGA控制器的DDS(直接数字合成算法)算法实现，根据扰动信号注入算法，可以生成特定波形和频率的扰动电压指令信号，通过将扰动电压指令信号输出至控制环路中，可以完成扰动电压信号向待测回路200的注入过程。

其中，扰动电压指令信号包括两种频率的指令，分别是1000Hz和2000Hz的扰动电压指令信号，均为正弦波，在对待测回路200的阻抗特性进行测试时，先注入1000Hz频率下的交流电压扰动信号，待测量结果稳定后，注入2000Hz频率下的交流电压扰动信号。本方案根据扰动信号注入算法，仅通过改变算法程序中扰动电压指令信号的波形和频率，即可生成特定波形和频率的扰动电压指令信号，当设置波形固定而频率按一定步长递增时，即可获得在一定频谱范围内从低频到高频的扰动电压指令信号，进而可分析计算得到待测回路200在该频谱范围内的阻抗特性。

本实施例中的脉冲宽度调制模块20接收来自扰动信号输出模块10的扰动电压指令信号，以扰动电压指令信号波形作为调制波，以三角波作为载波，进行脉冲宽度调制，得到电力电子变换模块30中各开关管的驱动信号。

如图2所示，可对载波信号进行取反，分别得到第一载波和第二载波，其中，第一载波为原载波，第二载波为取反后的载波，然后将调制波形幅值分别与第一载波和第二载波的幅值进行比较，并根据比较结果输出高低电平信号作为对应开关管的驱动信号。

具体的，可对载波信号进行取反，分别记原载波和取反后的载波为载波A和载波B，当调制波幅值大于或者等于载波A幅值时，脉冲宽度调制模块20输出一个高电平，作为开关管S1的驱动信号，反之，则输出一个低电平，作为开关管S2的驱动信号。当调制波幅值大于或者等于载波B幅值时，脉冲宽度调制模块20输出一个高电平，作为开关管S4的驱动信号，反之，则输出一个低电平，作为开关管S3的驱动信号。

本实施例中，三角波频率的选择需要综合考量电力电子变换模块30中逆变电路拓扑结构、开关管类型以及目标测量精度等因素，从而得到合适的开关管开关频率，本实施例中三角波频率选用50kHz。

另外，脉冲宽度调制模块20的输出结果往往不能直接用于驱动开关管，这是由于此时脉冲宽度调制模块20的输出结果是信号级的，能量不足以有效控制开关管的开通和关断。因此，在脉冲宽度调制模块20与电力电子变换模块30之间，一般还包括一个驱动电路，作为主电路与控制电路之间的接口电路，其作用是实现功率的放大，将信号级的开关信号转换为加在器件控制回路中的驱动信号。

本实施例中的电力电子变换模块30由直流电源U_dc、储能电容C_dc和H桥逆变器三部分组成。其中，H桥逆变器为电压型H桥逆变器，H桥逆变器中各开关管接收来自脉冲宽度调制模块20的驱动信号，用于输出与扰动电压指令信号相同的交流电压扰动信号。

具体的，直流电源U_dc用于供给生成电压扰动所需的能量，经过H桥逆变器后，被转换为交流电压扰动信号；储能电容C_dc用于支撑H桥逆变器直流侧电压，平抑扰动电压输出过程中直流侧的电压波动；H桥逆变器为单相H桥拓扑结构，在H桥逆变器中，4个开关管接收来自脉冲宽度调制模块20的驱动信号，用于完成电能变换，输出与扰动电压指令信号波形和频率相同的交流电压扰动信号。需要说明的是，单相H桥逆变器与待测回路200之间还设置有LCL型滤波器，用于滤除逆变过程中产生的高频谐波。

本实施例中的钳形信号注入接收模块40为环形部件，如图3-5所示，包括两个半环形组件A和B，每一半环形组件包括两个端立面，每一端立面上设置有电压屏蔽层、电流屏蔽层和中间屏蔽层C，电压屏蔽层、电流屏蔽层以中间屏蔽层C对称分布；电压屏蔽层包括两个电压信号注入侧屏蔽层A1和A2，两个电压信号注入侧屏蔽层形成口字形结构；电流屏蔽层包括两个电流信号接收侧屏蔽层B1和B2，两个电流信号接收侧屏蔽层形成口字形结构；其中，电压屏蔽层的中心位置设置有电压信号注入侧铁芯A3，电流屏蔽层的中心位置设置有电流信号接收侧铁芯B3；电压信号注入侧铁芯A3缠绕有电压信号注入线圈，电流信号接收侧铁芯B3缠绕有电流信号接收线圈；电压信号注入线圈位于电压屏蔽层和电压信号注入侧铁芯A3之间，电流信号接收线圈位于电流屏蔽层和电流信号接收侧铁芯B3之间。

具体的，钳形信号注入接收模块40为一环形部件，结构如图3所示，由图3可见，该环形部件包括A和B两个半环形组件，A和B两半环形组件可以结合在一起并使用螺丝固定夹紧。测量待测回路200的阻抗特性时，需要打开该环形部件，使电力传输线穿过环形部件中间的圆孔，然后使用4个螺丝固定夹紧A和B两半环形组件。

环形部件内部结构如图4所示，各零件尺寸及相对位置如图5所示。在图5中，A1为电压信号注入侧屏蔽层1、A2为电压信号注入侧屏蔽层2、A3为电压信号注入侧铁芯、B1为电流信号接收侧屏蔽层1、B2为电流信号接收侧屏蔽层2、B3为电流信号接收侧铁芯、C为中间屏蔽层、D为塑料主体。

环形部件内部，在铁芯和屏蔽层之间还存在线圈，其中，电压信号注入线圈缠绕在电压信号注入侧铁芯A3上，电流信号接收线圈缠绕在电流信号接收侧铁芯B3上。

由于待测回路200中的电力传输线穿过环形部件内部圆孔，实际上，环形部件、电力传输线、电压信号注入线圈和电流信号接收线圈一起构成了两台变压器，依据电磁感应原理，可以实现信号的注入和接收，从而通过该钳形组件可防止测量过程中对线路造成破坏。

电压信号注入线圈接收来自电力电子变换模块30的交流电压扰动信号，并将其注入至待测回路200中，电流信号接收线圈依据电磁感应原理采集得到电力传输线路中流过的电流，并输出至电压电流采集模块50。

本实施例中，电压信号注入侧铁芯A3和电流信号接收侧铁芯B3均为高导磁的电工纯铁材质，当两半环形组件使用螺丝固定加紧后，一半环形组件的电压信号注入侧铁芯A3和电流信号接收侧铁芯B3与另一半环形组件对应位置处的铁芯对接并夹紧，各铁芯均形成环状结构，其作用是形成低磁阻的导磁回路，电压信号注入侧铁芯A3用于帮助完成电压信号的注入过程，电流信号接收侧铁芯B3用于帮助完成电流信号的接收过程。

本实施例中的屏蔽层均为金属屏蔽层，当两半环形组件使用螺丝固定夹紧后，一半环形组件的屏蔽层A1、A2、B1、B2和C与另一半环形组件对应位置处的屏蔽层对接并夹紧，各屏蔽层均形成环状结构，避免电压信号注入线圈产生的漏磁对电流信号接收线圈的测量过程产生影响。

另外，屏蔽层与铁芯之间为电压信号注入线圈或电流信号接收线圈，其余空隙由塑料主体D填充；屏蔽层A1与A2以及屏蔽层B1与B2之间也由塑料主体D隔开，以防止屏蔽层内部形成电流短路回路。本实施例中，塑料主体为一体成型结构，起到隔断屏蔽层和结构支撑作用，具有结构简单和不易损坏等优点。

进一步的，A和B两半环形组件预留了螺丝孔，用于安装螺丝，固定夹紧两组件，其目的在于使两半环形组件中的铁芯和屏蔽层紧密结合，减少因为接触面缝隙造成的磁阻增大和磁压降升高的问题。

本实施例中的电压电流采集模块50由电压电流传感器组成，其中，电压传感器并联在电压信号注入线圈上，电流传感器并联在电流信号接收线圈上，实时采集得到电力传输线路中的电压和电流数据。

本实施例中的阻抗特性分析模块60可以对电压电流采集模块50采集得到的电压和电流进行数据处理，根据阻抗计算理论，进而计算分析得到待测回路200的阻抗特性。

阻抗特性分析模块60的实现过程共包括3个环节，分别是：数据处理环节、阻抗计算环节和阻抗特性分析环节。

在本方案中，获取扰动电压注入期间测量点电压及电流响应后，需要对这些数据进行数据处理，具体是指需要获得正弦信号的有效值，采用有效值对待测回路阻抗特性进行分析和计算。

待测回路阻抗特性分析计算的过程如下：

(1)设待测回路阻抗特性为纯电阻特性时：

设回路电阻为R，注入频率为f₁＝1000Hz的电压扰动U₁时，测量得到的频率为f₁＝1000Hz的电流扰动为I₁，注入频率为f₂＝2000Hz的电压扰动U₂时，测量得到的频率为f₂＝2000Hz的电流扰动为I₂，U₁，U₂，I₁和I₂均表示扰动的有效值，表示阻抗的功率因数角，则：

Z＝R (1)

其中，Z为回路阻抗。

(2)设待测回路阻抗特性为阻感特性时：

设回路电阻为R，电感为L，注入频率为f₁＝1000Hz的电压扰动U₁时，测量得到的频率为f₁＝1000Hz的电流扰动为I₁，注入频率为f₂＝2000Hz的电压扰动U₂时，测量得到的频率为f₂＝2000Hz的电流扰动为I₂，U₁，U₂，I₁和I₂均表示扰动的有效值，表示阻抗的功率因数角，则：

Z＝R+jωL (4)

ω＝2πf (5)

求解得到：

其中，ω为角频率，Z₁和Z₂分别第一频率的交流电压扰动信号和第二频率的交流电压扰动信号对应的第一阻抗值和第二阻抗值。

(3)设待测回路阻抗特性为阻容特性时：

设回路电阻为R，电容为C，注入频率为f₁＝1000Hz的电压扰动U₁时，测量得到的频率为f₁＝1000Hz的电流扰动为I₁，注入频率为f₂＝2000Hz的电压扰动U₂时，测量得到的频率为f₂＝2000Hz的电流扰动为I₂，U₁，U₂，I₁和I₂均表示扰动的有效值，表示阻抗的功率因数角，则：

ω＝2πf (14)

求解得到：

对于回路阻抗特性未知的待测回路，待测回路的阻抗特性判断如下：

注入频率为f₁＝1000Hz的电压扰动U₁时，测量得到的回路第一阻抗值为Z₁，注入频率为f₂＝2000Hz的电压扰动U₂时，测量得到的回路第二阻抗值为Z₂；

1)Z₁＝Z₂时

待测回路阻抗特性为纯阻性。

2)Z₁<Z₂时

待测回路阻抗特性为阻感性。

3)Z₁>Z₂时

待测回路阻抗特性为阻容性。

由此，本实施例的钳形多功能回路阻抗特性分析装置相当于一个信号发生—注入—接收—分析装置，它能够根据扰动信号注入算法产生特定的扰动电压指令信号，通过钳形信号注入接收模块等实现信号的注入和接收，最后，对电力传输线路中的电压和电流信号进行采集和处理，进而分析得到待测回路的阻抗特性。

进一步的，本发明还提供了一种阻抗分析仪。图6为本发明实施例的阻抗分析仪的结构框图。如图6所示，该阻抗分析仪1000包括上述所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置100。

综上所述，本发明提供的钳形多功能回路阻抗特性分析装置和阻抗分析仪能够测量待测回路中阻抗模值、分析阻抗中电阻、电感和电容值含量以及能够计算功率因数角，大大提高了装置的实用性，并且集成了电流测量功能和阻抗测量功能，实现了装置复用，使得功能的实现成本降低，同时提高了装置的便捷性。另外，本发明在扰动信号注入类型、扰动信号注入方法和扰动信号注入组件结构等方面作出了一定的改进，并创新性地设计了钳形信号注入接收模块，避免了现有技术在测量过程中对线路的破坏，只需将半环形组件钳在待测系统电力传输线上，即可实现扰动信号的注入和接收，大大提高了装置的测量效率和实用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，包括：

扰动信号输出模块，用于生成预设波形和频率的扰动电压指令信号；

脉冲宽度调制模块，用于根据所述扰动电压指令信号调制得到电力电子变换模块中各开关管的驱动信号；

所述电力电子变换模块，用于在各驱动信号驱动下，生成与所述扰动电压指令信号对应的交流电压扰动信号；

钳形信号注入接收模块，用于将所述交流电压扰动信号注入至待测回路中，并接收所述待测回路响应的电流信号；

电压电流采集模块，用于采集所述交流电压扰动信号和所述电流信号，并传输至阻抗特性分析模块；

所述阻抗特性分析模块，用于根据所述交流电压扰动信号和所述电流信号分析得到所述待测回路的阻抗特性。

2.如权利要求1所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，所述扰动电压指令信号包括两种频率的扰动电压指令信号。

3.如权利要求2所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，所述脉冲宽度调制模块以所述扰动电压指令信号为调制波形，三角波形作为载波，调制得到电力电子变换模块中各开关管的驱动信号。

4.如权利要求3所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，所述脉冲宽度调制模块具体用于：

对载波信号进行取反，分别得到第一载波和第二载波，其中，第一载波为原载波，第二载波为取反后的载波；将调制波形幅值分别与所述第一载波和第二载波的幅值进行比较，并根据比较结果输出高低电平信号作为对应开关管的驱动信号。

5.如权利要求1所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，所述电力电子变换模块包括依次连接的直流电源、储能电容和H桥逆变器；

所述直流电源用于输出直流电；

所述H桥逆变器用于将所述直流电逆变为与扰动电压指令信号波形和频率相同的所述交流电压扰动信号；

所述储能电容用于支撑H桥逆变器直流侧电压，并平抑H桥逆变器直流侧电压扰动。

6.如权利要求1所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，所述钳形信号注入接收模块为环形部件，包括两个半环形组件，每一半环形组件包括两个端立面，每一端立面上设置有电压屏蔽层、电流屏蔽层和中间屏蔽层，所述电压屏蔽层、所述电流屏蔽层以所述中间屏蔽层对称分布；

所述电压屏蔽层包括两个电压信号注入侧屏蔽层，两个电压信号注入侧屏蔽层形成口字形结构；所述电流屏蔽层包括两个电流信号接收侧屏蔽层，两个电流信号接收侧屏蔽层形成口字形结构；其中，所述电压屏蔽层的中心位置设置有电压信号注入侧铁芯，所述电流屏蔽层的中心位置设置有电流信号接收侧铁芯；所述电压信号注入侧铁芯缠绕有电压信号注入线圈，所述电流信号接收侧铁芯缠绕有电流信号接收线圈；所述电压信号注入线圈位于所述电压屏蔽层和所述电压信号注入侧铁芯之间，所述电流信号接收线圈位于所述电流屏蔽层和所述电流信号接收侧铁芯之间。

7.如权利要求6所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，两个电压信号注入侧屏蔽层之间，以及两个电流信号接收侧屏蔽层之间均通过塑料主体隔开。

8.如权利要求7所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，两个半环形组件对接固定时，两个半环形组件上的屏蔽层均会对接形成环状结构。

9.如权利要求2所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置，其特征在于，当注入两种频率的交流电压扰动信号时，所述阻抗特性分析模块得到对应的两个电流信号，所述阻抗特性分析模块根据两种频率的交流电压扰动信号和对应的电流信号得到两个回路阻抗值，所述阻抗特性分析模块在进行阻抗分析时，具体用于：

当第一阻抗值等于第二阻抗值时，确定待测回路的阻抗特性为纯阻性；

当第一阻抗值小于第二阻抗值时，确定待测回路的阻抗特性为阻感性；

当第一阻抗值大于第二阻抗值时，确定待测回路的阻抗特性为阻容性；

其中，所述第一阻抗值对应第一频率的交流电压扰动信号，所述第二阻抗值对应第二频率的交流电压扰动信号，所述第一频率小于所述第二频率。

10.一种阻抗分析仪，包括如权利要求1-9中任一项所述的钳形多功能回路阻抗特性分析装置。