CN203104385U - 一种适用于电力系统的多谐波信号发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于电力系统的多谐波信号发生装置。其包括DSP控制单元，FIFO波形数据存储器Ⅰ，FIFO波形数据存储器Ⅱ，地址总线选择开关，地址发生器，时钟信号发生器，数据选择开关，数字模拟转换器。通过本实用新型能够实现：通过模拟研究被测试试品在各种谐波作用下的各项性能参数，使被测试品更好的运用到电力系统中去。产生谐波的范围2-N次谐波。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种能产生基波和各次谐波的信号发生器，特别是适用于高压电力系统的检测领域的多谐波信号发生装置。
背景技术
随着频率合成理论和高速大规模集成电路的发展, 作为一类重要仪器的信号发生器, 在通信、检测、导航等领域有着广泛的应用。特别是在高压电力系统的检测领域, 常常需要模拟电网谐波的标准信号源对检测设备的性能进行校验, 例如高压电力线路的相位检测, 避雷器的性能检测, 用户电能表的校准等。因此，研究一种参数可调的多谐波信号发生装置将对高压电力系统检测设备的稳定运行提供重要依据。具有重大的经济效益和应用价值。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于提供一种适用于电力系统的多谐波信号发生装置，通过本实用新型能够实现：通过模拟研究被测试试品在各种谐波作用下的各项性能参数，使被测试品更好的运用到电力系统中去。产生谐波的范围2-N次谐波。谐波总量为基波的百分之十。
本实用新型的技术方案为：本实用新型一种适用于电力系统的多谐波信号发生装置，包括DSP控制单元，FIFO波形数据存储器Ⅰ，FIFO波形数据存储器Ⅱ，地址总线选择开关，地址发生器，时钟信号发生器，数据选择开关，数字模拟转换器，低通滤波器；时钟信号发生器根据多谐波信号的频率产生相应倍数频率的时钟方波信号，送给地址发生器产生累加地址，该地址通过地址总线选择开关送至FIFO波形数据存储器Ⅰ或者FIFO波形数据存储器Ⅱ，FIFO波形数据存储器根据地址发生器的地址送出相应的数据，然后通过数据选择开关送至数字模拟转换器，产生的模拟信号再通过低通滤波器，最后得到所需要的多谐波信号。其中的地址总线选择开关和数据选择开关有DSP控制单元进行控制选择。同时DSP控制单元根据各次谐波信号的不同比例，计算后更新两个FIFO波形数据存储器。
本实用新型可划分成如下七个单元
第一单元：DSP控制单元主要是由DSP信号处理器和其外围器件所组成，由DSP信号处理器计算谐波值，控制整个信号发生器的存储器、数据地址总线的切换，时钟的设置，是信号发生器的控制核心。
第二单元：FIFO波形数据存储器Ⅰ和FIFO波形数据存储器Ⅱ都是储存DSP按输出需要计算出的多次谐波叠加数据。
第三单元：地址总线选择开关是将地址发生器产生的地址通过选择开关，选择两个波形数据存储器的地址。在实际应用中加快波形切换。
第四单元：时钟信号发生器是用来控制频率的，DSP通过控制时钟的频率来控制地址发生器的频率，最后控制信号发生器的输出信号频率。
第五单元：数据选择开关根据需要将其中任意一路电路选出来。它由DSP控制，切换数据总线到达两个波形数据存储器中任意一个。在实际应用中加快波形切换。
第六单元：数字模拟转换器主要是把波形存储器中数字量的波形数据转换成相应的模拟信号。
第七单元：低通滤波器是把数字模拟转换器后不需要的高频成分滤除。
低通滤波器的带宽为0-10KHZ。
本实用新型的有益效果：
本实用新型采用了DSP控制，计算单元。将需要产生的多谐波信号进行数学计算，并将计算结果存储在FIFO波形数据存储器中，由DSP控制地址总线，地址总线选择开关，输出多谐波信号。
优点如下：
1． 硬件电路简单，可靠。
2． 双FIFO波形数据存储器的设计，可高速切换，做到波形无缝连接。
3． 多谐波信号的产生，是由DSP用软件数学计算得出，任意频率基波和叠加任意次谐波的谐波信号。
附图说明
图1为本实用新型一种适用于电力系统的多谐波信号发生装置实施例的原理框图；
图2为本实用新型一种适用于电力系统的多谐波信号发生装置其多谐波信号数字量计算的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细说明：
如图1所示本实用新型实施例一种适用于电力系统的多谐波信号发生装置其包括DSP控制单元，FIFO波形数据存储器Ⅰ，FIFO波形数据存储器Ⅱ，地址总线选择开关，地址发生器，时钟信号发生器，数据选择开关，数字模拟转换器，低通滤波器。其中DSP控制单元采用型号为TMS320LF2407的系列浮点DSP控制器，FIFO波形数据存储器Ⅰ采用的型号为SN74ACT2228，FIFO波形数据存储器Ⅱ的采用型号为SN74ACT2228，地址总线选择开关采用的型号为74LS245，地址发生器采用的型号为CD4040，时钟信号发生器采用的型号为AD9833，数据选择开关采用的型号为74LS373，数字模拟转换器采用的型号为AD7656，低通滤波器采用的型号为MAX275。
DSP控制计算单元通过人机对话计算出所需要的谐波数字信号并存储于FIFO波形数据存储器中，地址发生器根据时钟信号发生器的脉冲产生相应的地址，通过地址总线把地址送到FIFO波形数据存储器，然后通过数据总线把对应地址上存储在波形数据存储器的数据送出至数字模拟转换器中。为了实现实时谐波波形数据，波形数据存储器Ⅰ和Ⅱ交替切换使用，当需要改变谐波次数及各次谐波幅度时，DSP控制计算单元把新计算出数据输入到备用的FIFO波形数据存储器中，由DSP控制单元将地址总线选择开关就会切换到新存储FIFO波形数据存储器作为当前的数据存储器。另外一个即作为备用存储器。以此反复。这样就保证了输出波形的连续性与实时性。由数字模拟转换器转换成模拟信号，通过低通滤波器把不需要的高频成分滤掉，留下低频成分，从而得到所需要的多谐波模拟信号。
DSP控制单元中完成多谐波信号数字量计算工作系统框图如图2所示，举例说明：根据基波信号数字显示单元的正弦函数表达式为：
其中为角频率 
，A是正弦波的幅值。
离散化的正弦波信号数字公式为：
其中为整数，
为数字角频率，
为初相角。
谐波产生依据奈奎斯特抽样定理所规定的抽样频率，即在信号还原不发生混叠的最小抽样频率为：
，在实际抽样过程中抽样频率大于信号频率
的两倍。
谐波的信号抽取采用以下表达式进行计算：
其中为基波数字信号，
为单次的谐波信号。
假设
。基波信号数字抽取单元就是从一个周期中抽取完整的点得到的一个基波信号，2次谐波信号抽取单元是从一个周期中平均抽取1/2点后再进行1倍叠加得到2次谐波，3次谐波信号抽取单元是从一个周期中抽取1/3点后再进行3倍叠加得到3次谐波。以此类推，若想得到N次谐波，那就从一个周期中抽取1/N点进行N倍叠加从而得到的就是N次谐波。
从基波信号数字抽取单元出来的基波信号通过基波幅度调整乘法器调整需要的幅度。根据试验要求，对基波进行比例运算，调整基波信号幅度大小，同样2次谐波比例调整乘法器~N次谐波比例调整乘法器是对基波中含有的2~N次谐波成分进行比例调整，谐波总量为基波的百分之十。调整完成后的基波和所需要的谐波幅度通过信号数字累加器进行叠加，得到的就是多谐波数字信号量。再依据内插公式：
经过一个数字积分的过程，数字信号
经过数字模拟转换器和低通平滑滤波器精确地恢复原来的模拟
，最终得到一个含有可调比例的多谐波信号。
Claims (1)
1.一种适用于电力系统的多谐波信号发生装置，其特征在于：该装置包括DSP控制单元，FIFO波形数据存储器Ⅰ，FIFO波形数据存储器Ⅱ，地址总线选择开关，地址发生器，时钟信号发生器，数据选择开关，数字模拟转换器，低通滤波器；
DSP控制单元的输出接口输出控制信号分别连接到时钟信号发生器、地址总线选择开关、FIFO波形数据存储器Ⅰ和Ⅱ、数据选择开关；所述时钟信号发生器的输出连接到地址发生器，地址发生器通过地址总线选择开关连接至FIFO波形数据存储器Ⅰ或者FIFO波形数据存储器Ⅱ，FIFO波形数据存储器Ⅰ或FIFO波形数据存储器Ⅱ通过数据选择开关连接数字模拟转换器，数字模拟转换器通过低通滤波器输出多谐波信号。
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| CN107256064A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-10-17 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于dds调节的外脉冲同步触发谐波功率源的方法 |
| CN114443536A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-06 | 西安凯锐测控科技有限公司 | 一种信号发生器变更设置参数的方法 |
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