CN203883788U - 一种谐波发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种谐波发生装置，包括控制器、至少两组并联的信号发生放大部件以及变压器；控制器包括控制部件以及用于控制时钟脉冲的晶振；信号发生放大部件包括信号发生器以及功放部件，信号发生器包括信号发生芯片，信号发生芯片与晶振连接；信号发生芯片的输入端与控制部件的输出端连接，其输出端与功放部件的输入端连接，功放部件的输出端与变压器的绕组的输入端连接。本实用新型整体结构精简，成本低；每个信号发生器对应一个功放部件，功放部件的设计大大得到简化，提高其可靠性的同时降低了成本；可根据需求调节信号发生器的相对相移发出一定的波形，最后经变压器中的绕组进行磁通叠加而输出所需要的谐波，满足实际的需求，实用性强。

Description

一种谐波发生装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备领域，特别地，涉及一种谐波发生装置。

背景技术

随着开关电源、变频器等各种非线性负载的大量使用，不可避免的给电网带来了丰富的谐波。这些谐波往往是有害的，必须加以治理。随着谐波治理研究的不断发展，对于谐波发生装置的需求也越来越高。

以往的谐波发生装置由信号发生装置和功放两部分组成，信号发生装置通过DSP等高速处理器计算出需要发生谐波的实时序列并经过DA转换器输出给功放，功放将谐波信号放大后驱动所需负载。随着对谐波治理研究的深入，对谐波发生装置也提出了越来越高的要求，要求可以产生的谐波频率越来越高、功率越来越大，甚至要求不同频率的谐波复合输出，因此，对信号发生装置要求计算速度越来越快，计算量几何级倍增；而同时要求功放部分实现大功率宽频带。现有的技术中，功放很难实现大功率宽频带，即使实现了，其可靠性也低，实用性不强。

因此，设计一种结构精简且能可靠地产生各种谐波的谐波发生装置具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种结构精简且能可靠地产生各种谐波的谐波发生装置，具体技术方案如下：

一种谐波发生装置，包括控制器、至少两组并联的信号发生放大部件以及变压器；

所述控制器包括控制部件以及用于控制时钟脉冲的晶振；

所述信号发生放大部件包括信号发生器以及功放部件，所述信号发生器包括信号发生芯片，所述信号发生芯片与所述晶振连接；所述信号发生芯片的输入端与所述控制部件的输出端连接，其输出端与所述功放部件的输入端连接，所述功放部件的输出端与所述变压器的绕组的输入端连接。

以上技术方案中优选的，所述控制部件为单片机、DSP以及ARM中的一种。

以上技术方案中优选的，所述信号发生芯片为AD9953芯片。

以上技术方案中优选的，所述晶振为10M的晶振。

以上技术方案中优选的，所述功放部件的型号为LM3886。

以上技术方案中优选的，所述信号发生器还包括滤波部件，所述滤波部件的输入端与所述信号发生芯片的输出端连接，其输出端与所述功放部件的输入端连接。

以上技术方案中优选的，还包括分频器，所述分频器的输入端与所述控制部件的输出端连接，其输出端与所述信号发生芯片的输入端连接；所述分频器包括16进制可预置计数器TTL芯片。

本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型的谐波发生装置包括控制器、至少两组并联的信号发生放大部件以及变压器，整体结构精简，成本低；控制器包括控制部件以及用于控制时钟脉冲的晶振，信号发生放大部件包括信号发生器以及功放部件，每个信号发生器对应一个功放部件，功放部件的设计得到简化，且提高了其可靠性并降低了生产成本；通过控制部件控制晶振的时钟脉冲，根据实际需求调节信号发生器的相对相移来发出一定量的波形，最后经变压器中的绕组进行磁通叠加而输出不同功率宽频带的谐波，满足实际的需求，实用性强。

（2）本实用新型中控制部件采用单片机、DSP以及ARM中的一种，控制操作方便，准确度高。

（3）本实用新型中信号发生芯片采用AD9953芯片，其内部有一个14位DAC，最高转换频率可达400MSPS，可以产生频率高达200MHz的正弦波；其频率调整字高达32位，可以提供极高的频率调整分辨率；其在160MHz输出时具有不小于80dB的无杂散动态范围和不大于-120dB/Hz的相位噪声，能可靠地产生各种所需要的波形。

（4）本实用新型中晶振为10M的晶振，能很好给信号发生芯片提供时钟信号，准确度高。

（5）本实用新型中功放部件的型号采用LM3886，其功率较大，在35V电压下最大可达68W的连续不失真平均功率；具有比较完善的过压过流过热的保护功能；具有自动抗开关机时的电流冲击的功能，实现了软启动的功能，安全性高，实用性强。

（6）本实用新型中信号发生器还包括滤波部件，通过滤波部件减小信号发生芯片输出正弦波的谐波，实用性强。

（7）本实用新型还包括分频器，控制部件通过分频器产生同一个同步方波信号输入给各个信号发生芯片，当同步方波信号上升沿跳变时各个信号发生器开始作为输出频率的零时刻计时，然后再根据各自接受到的控制部件控制命令各个信号发生芯片产生相对相移，所有的信号发生器均以同步信号作为输出频率零点基准；所述分频器包括16进制可预置计数器TTL芯片，通过预设值的设置可以对基频信号进行1-16分频，方便成比例的改变输出基准频率，满足不同的需求，实用性强。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例1中谐波发生装置的结构示意图；

图2是图1中分频器的内部结构图；

图3是图1中滤波部件的电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

一种谐波发生装置，详见图1，具体包括控制器1、信号发生放大部件2以及变压器3，具体为2组信号发生放大部件并联，整体结构精简，成本低；信号发生放大部件还可以根据实际需求设计成多于两组的形式，实用性强。

所述控制器1包括控制部件11、用于控制时钟脉冲的晶振12以及分频器13。

所述信号发生放大部件2包括信号发生器21以及功放部件22，所述信号发生器21包括信号发生芯片，所述信号发生芯片与所述晶振12连接；所述分频器13的输入端与所述控制部件11的输出端连接，其输出端与所述信号发生芯片的输入端连接，所述信号发生芯片的输出端与所述功放部件22的输入端连接，所述功放部件22的输出端与所述变压器3的绕组的输入端连接，所述变压器3为多绕组变压器，且其输出端与负载4连接，每个信号发生器对应一个功放部件，功放部件的设计得到简化，且提高了其可靠性并降低了成本；通过控制部件控制晶振的时钟脉冲，根据实际需求调节信号发生器的相对相移来发出一定量的波形，最后经变压器中的绕组进行磁通叠加而输出不同功率宽频带的谐波，满足实际的需求，实用性强。

所述分频器13包括16进制可预置计数器TTL芯片，详见图2，包括L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L9、L10、L11、L12、L13、L14以及L15共14个脚，其中：脚L5是计数脉冲输入引脚，用于连接控制部件11产生的基频方波信号，如果输出基频是50Hz，则基频方波信号就是一个50Hz的方波；脚L15、L1、L10以及L9连接控制部件11的数据总线，完成预设值得设置；脚L7产生同步信号；脚L4、L11、L14、L6、L2、L3、L12、L13以及L14也可以根据需要相应地作为其他用途，分频器13通过预设值的设置可以对基频信号进行1-16分频，方便成比例的改变输出基准频率。

所述信号发生器21还包括滤波部件，所述滤波部件的输入端与所述信号发生芯片的输出端连接，其输出端与所述功放部件22的输入端连接。所述滤波部件的结构详见图3，具体包括第一电容C4、第二电容C5、第三电容C6以及电感L1组成，所述第一电容C4串联在所述信号发生芯片的输出端与所述功放部件22的输入端之间，所述电感L1与所述第一电容C4并联，所述第二电容C5与所述第三电容C6串联后再与所述第一电容C4并联，所述第二电容C5与所述第三电容C6之间的导线接地，通过滤波部件减小信号发生芯片输出正弦波的谐波，实用性强。

所述控制部件11为单片机、DSP以及ARM中的一种，控制操作方便，准确度高。

所述信号发生芯片为AD9953芯片，它是一种DDS信号发生芯片，内部有一个14位DAC，最高转换频率可达400MSPS，可以产生频率高达200MHz的正弦波；其频率调整字高达32位，可以提供极高的频率调整分辨率；其在160MHz输出时具有不小于80dB的无杂散动态范围和不大于-120dB/Hz的相位噪声，能可靠地产生各种所需要的波形。

所述晶振12为10M的晶振，能很好地为信号发生芯片提供时钟信号，准确度高。

所述功放部件22的型号为LM3886，其功率较大，在35V电压下最大可达68W的连续不失真平均功率；具有比较完善的过压过流过热的保护功能；具有自动抗开关机时的电流冲击的功能，实现了软启动的功能，安全性高，实用性强。

运用本实用新型的谐波发生装置，控制部件11将对应信号发生器21所需产生的谐波的频率、幅值和相位信息通过控制信号发送给AD9953芯片，AD9953芯片产生合适频率、幅值和相位的正弦波通过LM3886进行功率放大后输出至变压器的一个输入绕组，最后通过变压器的各个输入绕组的磁通叠加输出给负载4。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种谐波发生装置，其特征在于：包括控制器（1）、至少两组并联的信号发生放大部件（2）以及变压器（3）；

所述控制器（1）包括控制部件（11）以及用于控制时钟脉冲的晶振（12）；

所述信号发生放大部件（2）包括信号发生器（21）以及功放部件（22），所述信号发生器（21）包括信号发生芯片，所述信号发生芯片与所述晶振（12）连接；所述信号发生芯片的输入端与所述控制部件（11）的输出端连接，其输出端与所述功放部件（22）的输入端连接，所述功放部件（22）的输出端与所述变压器（3）的绕组的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的谐波发生装置，其特征在于：所述控制部件（11）为单片机、DSP以及ARM中的一种。

3.根据权利要求1所述的谐波发生装置，其特征在于：所述信号发生芯片为AD9953芯片。

4.根据权利要求1所述的谐波发生装置，其特征在于：所述晶振（12）为10M的晶振。

5.根据权利要求1所述的谐波发生装置，其特征在于：所述功放部件（22）的型号为LM3886。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的谐波发生装置，其特征在于：所述信号发生器（21）还包括滤波部件，所述滤波部件的输入端与所述信号发生芯片的输出端连接，其输出端与所述功放部件（22）的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的谐波发生装置，其特征在于：还包括分频器（13），所述分频器（13）的输入端与所述控制部件（11）的输出端连接，其输出端与所述信号发生芯片的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的谐波发生装置，其特征在于：所述分频器（13）包括16进制可预置计数器TTL芯片。