CN206389340U - 一种变压器扫频阻抗法中的滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，该装置包括第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，其特征在于，还包括用于输出正弦波的正弦信号发生电路，所述正弦信号发生电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管。与现有技术相比该装置优点在于：经该滤波装置滤波后幅值损失小，相位偏移小、杂波少且稳定时间短，利用此滤波装置，扫频阻抗测试系统能更好地取得待测频率下的绕组两端激励响应信号的幅值和相位。

Description

一种变压器扫频阻抗法中的滤波装置

技术领域

本实用新型属于变压器绕组变形检测的技术领域，特别涉及一种电力变压器扫频阻抗测试中的滤波装置。

背景技术

扫频阻抗法是一种新型的变压器绕组变形检测方法，它结合了频率响应法和短路阻抗法的优点，不仅能有效监测出变压器绕组变形，降低误检率，有效保证电网的运行，而且自身具有更高的信噪比、更好的重复性和再现性。

但在现场测试中，由于测试环境干扰等因素的影响，系统在变压器绕组末端采集到的波形存在干扰信号，杂波干扰会影响到对采集到的波形幅值及相位的计算，从而影响阻抗测试的准确性，所以必须将这些干扰信号滤除。在现有的试验系统中，主要采用低通滤波器来滤除高频干扰信号，由于低通滤波器的时滞效应，测试波形经低通滤波器滤波后会有从零开始，逐渐进入稳态的过程，这个过程会影响到测试的速度和准确度，因此研究一种能够保证幅值和相位等滤波性能的同时能提高测试速度的滤波装置是十分必要的。

发明内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种变压器扫频阻抗法中的滤波装置，具有滤波后幅值损失小，相位偏移小、杂波少且稳定时间短等特点，利用此滤波装置，扫频阻抗测试系统能更好地取得待测频率下的绕组两端激励响应信号的幅值和相位。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，包括第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，还包括用于输出正弦波的正弦信号发生电路，所述正弦信号发生电路包括运算放大器，所述运算放大器的正输入端连接第一参考电压，所述运算放大器的负输入端连接第二参考电压，所述运算放大器的输出端为正弦信号发生电路的输出端，所述正弦信号发生电路的输出端分别与第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器输入端一端相连，所述第一乘法器和第二乘法器输入端另一端输入待滤波信号，所述第一乘法器输出端与第一低通滤波器输入端相连，所述第二乘法器输出端与第二低通滤波器输入端相连，所述第一低通滤波器输出端与第三乘法器输入端另一端相连，所述第二低通滤波器输出端与第四乘法器输入端另一端相连，所述第三乘法器和第四乘法器输出端分别与加法器输入端相连。

较佳地，所述正弦信号发生电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，所述第一电阻与第一电容并联后一端接地，另一端接运算放大器的正输入端，所述运算放大器的正输入端依次通过串联第二电阻、第二电容连接运算放大器的输出端，所述第二电阻和第二电容构成正反馈选频电路以产生自激振荡，改变第二电阻和第二电容的值能使电路输出需要频率的波形。

所述第三电阻一端接输入信号，另一端接运算放大器的负输入端，所述运算放大器的负输入端依次通过串联第四电阻、第一二极管连接运算放大器的输出端，所述第二二极管与第一二极管反向并联，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小，当电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定，所述第四电阻、第一二极管和第二二极管构成负反馈电路，调节负反馈的深度可以改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的闭环电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件。

较佳地，所述待滤波信号为扫频阻抗测试仪测得的变压器绕组两端的电压信号。

较佳地，所述第一低通滤波器包括第五电阻和第三电容，所述第五电阻一端连接第一乘法器输出端，另一端连接第三电容后接地，所述第五电阻与第三电容公共端连接第三乘法器输入端。

较佳地，所述第二低通滤波器包括第六电阻和第四电容，所述第六电阻一端连接第二乘法器输出端，另一端连接第四电容后接地，所述第六电阻与第四电容公共端连接第四乘法器输入端。

较佳地，所述第一参考电压大于第二参考电压。

较佳地，所述第一二极管和第二二极管型号为1N4007。

本实用新型提供了一种变压器扫频阻抗法中的滤波装置，与现有技术相比其优点在于：经该滤波装置滤波后幅值损失小，相位偏移小、杂波少且稳定时间短，利用此滤波装置，扫频阻抗测试系统能更好地取得待测频率下的绕组两端激励响应信号的幅值和相位。

附图说明

图1 是变压器扫频阻抗法中的滤波装置模块图；

图2是变压器扫频阻抗法中的滤波装置电路原理图；

图3是未滤波形图；

图4是低通滤波波形图；

图5是采用本实用新型滤波装置波形图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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。

如图1、图2所示，一种用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，包括第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，还包括用于输出正弦波的正弦信号发生电路，所述正弦信号发生电路包括运算放大器A，所述运算放大器A的正输入端连接第一参考电压，所述运算放大器A的负输入端连接第二参考电压，所述运算放大器A的输出端为正弦信号发生电路的输出端，所述正弦信号发生电路的输出端分别与第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器输入端一端相连，所述第一乘法器和第二乘法器输入端另一端输入待滤波信号，所述第一乘法器输出端与第一低通滤波器输入端相连，所述第二乘法器输出端与第二低通滤波器输入端相连，所述第一低通滤波器输出端与第三乘法器输入端另一端相连，所述第二低通滤波器输出端与第四乘法器输入端另一端相连，所述第三乘法器和第四乘法器输出端分别与加法器输入端相连。

如图2所示，所述正弦信号发生电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，所述第一电阻与第一电容并联后一端接地，另一端接运算放大器的正输入端，所述运算放大器A的正输入端依次通过串联第二电阻、第二电容连接运算放大器A的输出端，所述第二电阻和第二电容构成正反馈选频电路以产生自激振荡，改变第二电阻和第二电容的值能使电路输出需要频率的波形。

如图2所示，所述第三电阻一端接输入信号，另一端接运算放大器A的负输入端，所述运算放大器A的负输入端依次通过串联第四电阻、第一二极管连接运算放大器A的输出端，所述第二二极管与第一二极管反向并联，这样利用电流增大时二极管动态电阻减小，当电流减小时动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定，所述第四电阻、第一二极管和第二二极管构成负反馈电路，调节负反馈的深度可以改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的闭环电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件。

作为优选的实施例，所述输入信号为扫频阻抗测试仪测得的变压器绕组两端的电压信号。

作为优选的实施例，所述第一低通滤波器包括第五电阻和第三电容，所述第五电阻一端连接第一乘法器输出端，另一端连接第三电容后接地，所述第五电阻与第三电容公共端连接第三乘法器输入端。

作为优选的实施例，所述第二低通滤波器包括第六电阻和第四电容，所述第六电阻一端连接第二乘法器输出端，另一端连接第四电容后接地，所述第六电阻与第四电容公共端连接第四乘法器输入端。

利用LabVIEW程序产生待测频率的单位正弦波形、单位余弦波形，将测得的电压信号分别乘以单位正弦、余弦波形，得到： 将结果取平均值得到其直流分量，，再将两个直流分量分别乘以待测频率的单位正弦、单位余弦波形，将相乘后的两波形相加再乘以二，可得到滤波后的波形为：

，如图5所示。很明显与图3未滤波波形和图4低通滤波波形相比，波形杂波少，幅值损失小，相位偏移小且稳定时间短。

作为优选的实施例，所述第一参考电压大于第二参考电压。

作为优选的实施例，所述第一二极管和第二二极管型号为1N4007。

Claims (7)

1.一种用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，包括第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，其特征在于，还包括用于输出正弦波的正弦信号发生电路，所述正弦信号发生电路包括运算放大器，所述运算放大器的正输入端连接第一参考电压，所述运算放大器的负输入端连接第二参考电压，所述运算放大器的输出端为正弦信号发生电路的输出端，所述正弦信号发生电路的输出端分别与第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器输入端一端相连，所述第一乘法器和第二乘法器输入端另一端输入待滤波信号，所述第一乘法器输出端与第一低通滤波器输入端相连，所述第二乘法器输出端与第二低通滤波器输入端相连，所述第一低通滤波器输出端与第三乘法器输入端另一端相连，所述第二低通滤波器输出端与第四乘法器输入端另一端相连，所述第三乘法器和第四乘法器输出端分别与加法器输入端相连。

2.根据权利要求1所述的用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，其特征在于，所述正弦信号发生电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，所述第一电阻与第一电容并联后一端接地，另一端接运算放大器的正输入端，所述运算放大器的正输入端依次通过串联第二电阻、第二电容连接运算放大器的输出端，所述第三电阻一端接地，另一端接运算放大器的负输入端，所述运算放大器的负输入端依次通过串联第四电阻、第一二极管连接运算放大器的输出端，所述第二二极管与第一二极管反向并联。

3.根据权利要求1所述的用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，其特征在于，所述待滤波信号为扫频阻抗测试仪测得的变压器绕组两端的电压信号。

4.根据权利要求1所述的用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，其特征在于，所述第一低通滤波器包括第五电阻和第三电容，所述第五电阻一端连接第一乘法器输出端，另一端连接第三电容后接地，所述第五电阻与第三电容公共端连接第三乘法器输入端。

5.根据权利要求1所述的用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，其特征在于，所述第二低通滤波器包括第六电阻和第四电容，所述第六电阻一端连接第二乘法器输出端，另一端连接第四电容后接地，所述第六电阻与第四电容公共端连接第四乘法器输入端。

6.根据权利要求1所述的用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，其特征在于，所述第一参考电压大于第二参考电压。

7.根据权利要求2所述的用于变压器扫频阻抗法的滤波装置，其特征在于，所述第一二极管和第二二极管型号为1N4007。