CN202870132U - 一种大功率三相交流标准源 - Google Patents
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Abstract
一种大功率三相交流标准源，包括依次串联的控制信号输入模块、三相信号发生模块、功率放大模块以及输入端连接所述功率放大模块输出端、输出端与所述三相信号发生模块输入端相连的输出反馈模块；所述三相信号发生模块由1.2GMAC的数字信号处理器DSP、高速高精度的D/A转换器和运算放大器组成，所述标准源还包括隔离变压器，所述DSP在所述控制信号输入模块的控制下输出6路数字信号，所述DSP的6路数字信号的输出端分别顺次连接一个D/A转换器、一个所述运算放大器、一个功率放大模块和一个隔离变压器后输出，所述功率放大模块由高保真、大功率的功率放大电路组成。本实用新型可以输出稳定度优于0.01%，电压可达1600V以上，电流可达250A以上，带载能力可以达到300VA以上的三相交流电流和电压信号。
Description
一种大功率三相交流标准源
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种大功率三相交流标准源。
背景技术
[0002] 标准源通常用于仪器仪表的测试领域，常被用作测试的信号源或激励源，主要在省市计量、国防科研单位、航空航天部门和电力电能计量等电力部门和企业使用，也适用于其他需要标准信号源进行测量、检测的场合。
[0003] 在电力系统中，由于大型电力启停装置，整流设备和变频装置等非线性用电设备的存在，电网的非线性的波动性比较大，造成了电力系统中的电压、电流波形的畸变，使电压、电流的不平衡度加大，电能质量下降。因此，在电力系统中，仪器仪表的校准和性能指标测试更需要专门的信号源。
[0004]目前市场上提供的标准源，输出响应时间较慢，输出的电压一般不超过750V，输出的电流一般不超过100A，输出的频率大多在4(Γ65Ηζ之间，每相输出的功率也比较小，当输出功率增大时，准确度就会下降，所以现有的标准源在输出大功率时输出的精度和实时性都不符合现在电力系统应用的要求。
实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种输出功率大且精度高、实时性好的三相交流标准源。解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种大功率三相交流标准源，包括依次串联的控制信号输入模块、三相信号发生模块、功率放大模块以及输入端连接所述功率放大模块输出端、输出端与所述三相信号发生模块输入端相连的输出反馈模块；
[0006] 所述三相信号发生模块根据所述控制信号输入模块设置的输出控制信号产生三相交流信号，经所述功率放大模块放大后输出，所述输出反馈模块对所述功率放大模块输出的放大信号进行采样后，把采样的数据反馈给所述三相信号发生模块以便三相信号发生模块及时调整其输出信号的大小；
[0007] 其特征在于：所述三相信号发生模块由1. 2GMAC的数字信号处理器DSP、高速高精度的D/A转换器和运算放大器组成，所述标准源还包括隔离变压器，所述数字信号处理器DSP在所述控制信号输入模块的控制下输出6路数字信号，包括三相电压信号和三相电流信号，所述数字信号处理器DSP的6路数字信号的输出端分别连接一个D/A转换器，D/A转换器将数字信号转换成模拟信号后输出到与所述D/A转换器一一对应连接的所述运算放大器中进行初步放大，经初步放大的信号再输出到各路信号的功率放大模块，经进一步放大后分别通过隔离变压器输出，所述功率放大模块由高保真、大功率的功率放大电路组成。
[0008] 所述功率放大电路由依次串联的功率放大器和MOS管组成。
[0009] 作为对本实用新型的进一步改进，所述标准源还包括通信模块，所述通信模块与所述数字信号处理器DSP相连，以便数字信号处理器DSP通过所述通信模块和上位机通信，通过上位机接收外部更高精度检测装置输入的反馈信号，以便让三相信号发生模块产生的信号更准确。
[0010] 本实用新型还具有输出保护模块，所述输出保护模块输入端与MOS管的输出端相连，输出端连接数字信号处理器DSP。输出保护模块采样功率放大模块的输出信号的状态，判断输出信号是否过流，过压，过热，短路，开路，过载，并将这些状态反馈给三相信号发生模块。
[0011] 所述输出保护模块包括降压电路和微处理器单元MCU，所述降压电路输入端连接MOS管输出端,将通过MOS管输出的信号降压处理后输出到微处理器单兀MCU中完成米样和故障判断并通过微处理器单元MCU输出到数字信号处理器DSP。
[0012] 作为对本实用新型的进一步改进，本实用型还设置有液晶显示模块，所述液晶显示模块与所述数字信号处理器DSP相连，用于显示控制信号输入模块设定的输出控制信 号，并用于接收数字信号处理器DSP发送的数据，显示经过功率放大后的信号的大小和状态。
[0013] 为了更加方便的控制三相信号发生模块，本实用新型作如下改进，所述控制信号输入模块包括按键和旋转编码器，所述按键和旋转编码器分别与所述数字信号处理器DSP相连，以便可手动调整所述数字信号处理器DSP输出的波形。
[0014] 所述输出反馈模块由A/D转换器组成，把MOS管输出端采用的模拟信号转换成数字信号后反馈给DSP。
[0015] 相对现有技术本实用新型具有如下有益效果：
[0016] I)本实用新型采用1. 2GMAC的数字信号处理器DSP、DA变换器产生三相交流信号，利用高保真、大功率的功率放大电路对经DA变换的信号进行放大而不先进行滤波处理，输出端再利用变压器进行隔直处理，使本实用新型的标准源可以输出纯净的、稳定度优于O. 01%,电压可以达到1600V以上，电流可以达到250A以上，带载能力可以达到300VA以上且输出实时性好的三相交流电流和电压信号，输出的三相交流电压和电流的量程大，功率高，精度高，非常适合用于需要大功率、高精度检验校准的工作场合；
[0017] 2)本实用新型采用按键式旋转编码器作为控制信号输入模块，使在控制三相信号产生模块输出时更加方便；
[0018] 3)另外，由于1. 2GMAC的DSP、高速高精度DA、高保真功率放大器的使用，使得本实用新型具有强劲的带载能力，可以带容性、感性、阻性负载或者复合类型负载，负载的改变不会引起输出的丝毫波动；本实用新型工频每周波具有高达50000点的波形捏合，内部信号输出无需滤波器进行平滑滤波，保证了波形的精确输出，使得系统可以输出精确的谐波，也使系统拥有极佳的谐波失真度指标；本实用新型的频率输出从40Ηζ〜1050Ηζ任意可调，频率分辨率可达O. 001Hz, AB相可以作为一个频率基准，C相可以作为一个单独的频率基准，可以实现分相变频。
附图说明
[0019] 图1是本实用新型较佳实施例的结构框图；
[0020]图2是本实用新型较佳实施 例的三相信号发生模块的结构框图；
[0021]图3是本实用新型较佳实施例的功率放大模块的结构框图；[0022]图4是本实用新型较佳实施例的输出保护模块的结构框图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：
[0024] 图1为本实用新型较佳实施例的结构框图，如图所示，本实用新型的大功率三相交流标准源，包括依次串联的控制信号输入模块、三相信号发生模块、功率放大模块以及输入端连接功率放大模块输出端、输出端与三相信号发生模块输入端相连的输出反馈模块和与输出反馈模块并联的输出保护模块，以及与三相信号发生模块相连的通讯模块和液晶显示模块。
[0025] 控制信号输入模块可以设置期望输出的电压、电流的大小、相位、频率和决定是否输出，以及输出的谐波的次数、谐波的含有率等。
[0026] 三相信号发生模块根据控制信号输入模块设置的输出控制信号产生三相交流信号，控制信号输入模块输出的控制信号的设置可以通过外接电脑进行设置，也可以通过其他方式，如本实施例中，控制信号输入模块包括按键和旋转编码器，按键和旋转编码器分别与三相信号发生模块相连，使用者可以通过它们手动设定三相信号发生模块的输出，操作方便。
[0027] 功率放大模块用于对三相信号发生模块产生的三相交流电压、电流信号进行放大处理，并最后通过隔离变压器（图中未画出）输出。
[0028] 输出反馈模块对功率放大模块输出的放大信号进行采样，并把采样的数据反馈给三相信号发生模块以便三相信号发生模块及时调整其输出信号的大小。
[0029] 输出保护模块采样功率放大模块的输出信号的状态，判断输出信号是否过流，过压，过热，短路，开路，过载，并将这些状态反馈给三相信号发生模块。
[0030] 液晶显示模块能显示控制信号输入模块设置的输出控制信号，还能通过和三相信号发生模块的连接，接收三相信号发生模块发送的数据，显示经过功率放大后的信号的大小、相位和频率以及输出保护模块输出的过流、过压、短路，开路等提示信息，使用户直观了解标准源的状态。
[0031] 通信模块用于与第三方检测装置通讯，在通信协议一致的情况下，能方便使用者进行二次开发。
[0032] 三相信号发生模块为中枢模块，有承上启下的作用，在没有第三方检测装置的情况下，三相信号发生模块可以根据输出反馈模块采样后反馈的电压、电流数据实时调整输出，而有第三方检测装置的时候，三相信号发生模块可以通过通信模块和上位机软件通信，根据第三方检测装置得出的数据，校准自身的输出信号，使输出信号达到更高的精度。
[0033] 图2为本实用新型较佳是实施例的三相信号发生模块的结构框图，如图所示，三相信号发生模块由1. 2GMAC的数字信号处理器DSP、6个高速高精度的D/A转换器和6个运算放大器组成，数字信号处理器DSP在控制信号输入模块的控制下输出6路数字信号，包括三相电压信号和三相电流信号，每路信号分别输出到一个D/A转换器，D/A转换器将数字信号转换成模拟信号后输出到与D/A转换器一一对应连接的运算放大器中进行初步放大，经初步放大的信号再输出到各路信号的功率放大模块。
[0034]图3为本实用新型较佳实施例的功率放大模块的结构框图，由于每路功率放大模块的结构大体相同，在此仅详细描述其中一路信号的功率放大模块。
[0035] 本实用新型的功率放大模块由高保真、大功率的功率放大电路组成，如图3所示，所述功率放大电路由依次串联的功率放大器和MOS管组成。经D/A转换器输出的三相电压和电流信号经各自的功率放大电路放大后，分别通过隔离变压器输出。
[0036] 本实用新型的反馈电路由A/D转换器组成，A/D转换器把在MOS管输出端采用的模拟信号转换成数字信号后输出给DSP，以便DSP可以根据此反馈信号及时调整输出，使输出的三相电流和电压信号更加精确。
[0037] 本实用新型的输出保护模块包括降压电路和微处理器单元MCU，降压电路输入端连接MOS管输出端，将通过MOS管输出的信号降压处理后输出到微处理器单元MCU中完成采样和故障判断如判断功率放大模块输出的三相电压是否短路、三相电流是否开路以及别的一些问题，使标准源具有自动保护和报警功能，并且通过液晶显示模块显示故障类型，使标准源的使用更加安全、放心。
[0038] 本实用新型的输出电压分为七档，(T1600V可调，输出电流分为8档，(Γ250Α可调，二者的稳定度优于O. 01%，功率达到300VA以上，频率范围4(Tl050Hz可选，频率分辨率O. 001Hz，相位(Γ360度任意可调，可以输出2-22次谐波，谐波含有率在电压较小时最大可以达到50%，谐波准确度满足 《电能质量公用电网谐波GBT2014549-93》中附录D对于谐波测量仪器对于谐波准确度的要求。
Claims (8)
1. 一种大功率三相交流标准源，包括依次串联的控制信号输入模块、三相信号发生模块、功率放大模块以及输入端连接所述功率放大模块输出端、输出端与所述三相信号发生模块输入端相连的输出反馈模块； 所述三相信号发生模块根据所述控制信号输入模块设置的输出控制信号产生三相交流信号，经所述功率放大模块放大后输出，所述输出反馈模块对所述功率放大模块输出的放大信号进行采样后，把采样的数据反馈给所述三相信号发生模块以便三相信号发生模块及时调整其输出信号的大小； 其特征在于：所述三相信号发生模块由1. 2GMAC的数字信号处理器DSP、高速高精度的D/A转换器和运算放大器组成，所述标准源还包括隔离变压器，所述数字信号处理器DSP在所述控制信号输入模块的控制下输出6路数字信号，包括三相电压信号和三相电流信号，所述数字信号处理器DSP的6路数字信号的输出端分别连接一个D/A转换器，D/A转换器将数字信号转换成模拟信号后输出到与所述D/A转换器一一对应连接的所述运算放大器中进行初步放大，经初步放大的信号再输出到各路信号的功率放大模块，经进一步放大后分别通过隔离变压器输出，所述功率放大模块由高保真、大功率的功率放大电路组成。
2.根据权利要求1所述的大功率三相交流标准源，其特征在于，所述功率放大电路由依次串联的功率放大器和MOS管组成。
3.根据权利要求1所述的大功率三相交流标准源，其特征在于，所述标准源还包括通信模块，所述通信模块与所述数字信号处理器DSP相连，以便数字信号处理器DSP通过所述通信模块和上位机通信，通过上位机接收外部更高精度检测装置输入的反馈信号。
4.根据权利要求2所述的大功率三相交流标准源，其特征在于，所述标准源还包括输出保护模块，所述输出保护模块输入端与MOS管的输出端相连，输出端连接数字信号处理器 DSP。
5.根据权利要求4所述的大功率三相交流标准源，其特征在于，所述输出保护模块包括降压电路和微处理器单元MCU，所述降压电路输入端连接MOS管输出端，将通过MOS管输出的信号降压处理后输出到微处理器单元MCU中完成采样和故障判断并通过微处理器单元MCU输出到数字信号处理器DSP。
6.根据权利要求1所述的大功率三相交流标准源，其特征在于，所述标准源还包括液晶显示模块，所述液晶显示模块与所述数字信号处理器DSP相连，用于显示控制信号输入模块设定的输出控制信号，并用于接收数字信号处理器DSP发送的数据，显示经过功率放大后的信号的大小和状态。
7.根据权利要求1所述的大功率三相交流标准源，其特征在于，所述控制信号输入模块包括按键和旋转编码器，所述按键和旋转编码器分别与所述数字信号处理器DSP相连，以便可手动调整所述数字信号处理器DSP输出的波形。
8.根据权利要求2所述的大功率三相交流标准源，其特征在于，所述输出反馈模块由A/D转换器组成，把MOS管输出端采样的模拟信号转换成数字信号后反馈给数字信号处理器 DSP。
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