CN208156185U - 电能计量表测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电能计量表测试系统，包括至少两个电压源变换装置；还包括主控芯片、可调节负载以及连接被测电能计量表、可调节负载的标准电能计量表；电压源变换装置包括逆变电路；逆变电路的U相输出端连接可调节负载的U相输入端，V相输出端连接可调节负载的V相输入端，W相输出端连接可调节负载的W相输入端，第一控制信号输入端连接主控芯片，本实用新型采用两个以上的电压源变换装置并联，能够模拟发射出基波与谐波叠加后的波形，从而模拟出实际变频技术产生的谐波，并且还能模拟出不同频次和不同幅值的谐波，以实现深入研究谐波对被测电能计量表的计量准确性的影响，有利于分析传统技术计量方式的合理性和准确性，并促进供电和用电双方的经济效益。

Description

电能计量表测试系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种电能计量表测试系统。

背景技术

随着电力电子技术在各工业部门和用电设备上的广泛应用，非线性负荷数量越来越多，容量也越来越大，伴随的是大量的谐波注入电网，是电力系统的电压、电流波形发生畸形，降低电能的质量，甚至会导致严重的畸变。

由于大多数仪器仪表是针对工频正弦波设计的，而非线性负荷所产生的谐波是吸收基波的一部分转化而来，所以电能表是否能够准确计量含有谐波的电能能量，是直接关系到电路供需双方的经济利益和社会效益。因此，确保电能计量的准确、可靠具有十分重要的意义。

其中，谐波是电力系统中电力电子装置中最主要污染源，而变频器是最多且最常见的谐波源。变频节能技术，就是使用变频器来调节电动机速度的技术，通过相对平稳的调节转速来实现节能效果，但其产生的谐波会对计量的准确性与合理性造成影响。研究变频节能技术的应用对电能计量准确性影响，分析当前计量方式的准确性和合理性，可为供电和用电双方提供计费参考，具有现实的经济意义。

但是，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前传统技术不能准确地测试出不同频次以及不同幅值谐波的组合对电能计量的影响。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统技术不能准确地测试出不同频次以及不同幅值谐波的组合对电能计量表的影响的问题，提供一种电能计量表测试系统，包括至少两个电压源变换装置；还包括主控芯片、可调节负载以及连接被测电能计量表、可调节负载的标准电能计量表；

电压源变换装置包括逆变电路；

逆变电路的U相输出端连接可调节负载的U相输入端，V相输出端连接可调节负载的V相输入端，W相输出端连接可调节负载的W相输入端，第一控制信号输入端连接主控芯片。

在其中一个实施例中，电压源变换装置还包括第一滤波电路；

第一滤波电路的第一输出端连接可调节负载的U相输入端，第二输出端连接可调节负载的V相输入端，第三输出端连接可调节负载的W相输入端，第一输入端连接逆变电路的U相输出端，第二输入端连接逆变电路的V相输出端及第三输入端连接逆变电路的W相输出端。

在其中一个实施例中，第一滤波电路包括第一电感线圈、第二电感线圈以及第三电感线圈；

第一电感线圈的第一端连接可调节负载的U相输入端，第二端连接逆变电路的U相输出端；

第二电感线圈的第一端连接可调节负载的V相输入端，第二端连接逆变电路的V相输出端；

第三电感线圈的第一端连接可调节负载的W相输入端，第二端连接逆变电路的W相输出端。

在其中一个实施例中，电压源变换装置还包括第二滤波电路以及供电电源；

供电电源的正极连接第二滤波电路的第一端、电压源变换装置的第一电源输入端，负极连接第二滤波电路的第二端、电压源变换装置的第二电源输入端。

在其中一个实施例中，第二滤波电路包括第一电容；

第一电容的第一端连接电压源变换装置的第一电源输入端，第二端连接电压源变换装置的第二电源输入端。

在其中一个实施例中，供电电源为恒流电源或恒压电源。

在其中一个实施例中，逆变电路为IGBT逆变电路或IPM逆变电路。

在其中一个实施例中，IGBT逆变电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管以及第六三极管；

第一三极管的集电极连接第二三极管的集电极、第三三极管的集电极，发射极连接第四三极管的集电极、可调节负载的U相输入端；

第四三极管的发射极连接第五三极管的发射极、第六三极管的发射极；

第五三极管的集电极连接第二三极管的发射极、可调节负载的V相输入端；

第六三极管的集电极连接第三三极管的发射极、可调节负载的W相输入端。

在其中一个实施例中，可调节负载包括第一可变线圈、第二可变线圈以及第三可变线圈；

第一可变线圈的第一端连接第二可变线圈的第一端、第三可变线圈的第一端，第二端连接第一三极管的发射极；

第二可变线圈的第二端连接第二三极管的发射极；

第三可变线圈的第二端连接第三三极管的发射极。

在其中一个实施例中，主控芯片为数字信号处理芯片。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

在被测电能计量表上连接本实用新型电能计量表测试系统，其中，电能计量表测试系统包括主控芯片、可调节负载、标准电能计量表以及至少两个电压源变换装置，而电压源变换装置包括逆变电路，本实用新型电能计量表测试系统采用两个以上的电压源变换装置并联，能够模拟发射出基波与谐波叠加后的波形，从而模拟出实际变频技术产生的谐波，并且还能模拟出不同频次和不同幅值的谐波，以实现深入研究谐波对被测电能计量表的计量准确性的影响，有利于分析传统技术计量方式的合理性和准确性，并促进供电和用电双方的经济效益。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为一个实施例中本实用新型电能计量表测试系统的结构示意图；

图2为一个实施例中本实用新型电能计量表测试系统中的电压源变换装置的第一结构示意图；

图3为一个实施例中本实用新型电能计量表测试系统中的第一滤波电路的电路结构图；

图4为一个实施例中本实用新型电能计量表测试系统中的电压源变换装置的第二结构示意图；

图5为一个实施例中本实用新型电能计量表测试系统中的IGBT逆变电路的电路结构图；

图6为一个实施例中本实用新型电能计量表测试系统的电路结构图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“第一端”、“第一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决传统技术不能准确地测试出不同频次以及不同幅值谐波的组合对电能计量表的影响的问题，在一个实施例中，本实用新型实施例提供了一种电能计量表测试系统，如图1所示，包括至少两个电压源变换装置11；还包括主控芯片12、可调节负载13以及连接被测电能计量表14、可调节负载13的标准电能计量表15；

电压源变换装置11包括逆变电路112；

逆变电路112的U相输出端连接可调节负载13的U相输入端，V相输出端连接可调节负载13的V相输入端，W相输出端连接可调节负载13的W相输入端，第一控制信号输入端连接主控芯片12。

其中，电压源变换装置可模拟发射出谐波量或基波量，被测电能计量表和标准电能计量表计量电压源变换装置发出的交流电(谐波量和基波量的叠加)。

电压源变换装置包括逆变电路，主控芯片能够发出触发信号触发逆变电路产生谐波量或基波量，逆变电路收到触发信号产生谐波量或基波量。进一步的，各电压源变换装置能够分别模拟发射不同频率的谐波，或者各电压源变换装置模拟发射出频率相同或相近的谐波。进一步的，在一个实施例中，主控芯片数字信号处理芯片(DSP芯片)，使得本实用新型中电压源变换装置具备良好的控制性能。

可调节负载能够消耗电压源变换装置发出的功率后，将电能传输给被测电能计量表和标准电能计量表。

需要说明的是，通过给定某一谐波量和基波量的调制波，通过主控芯片给逆变电路输出触发信号，控制一台电压源变换装置调制发射出谐波量，另一台电压源变换装置调制发射出基波量，根据叠加原理可调节负载两端的电压为谐波量和基波量的叠加，可调节负载运行一段时间后，再通过将被测电能计量表与标准电能计量表的电能计量结果进行对比，即可得到该谐波对被测电能计量表是否存在影响。

本实用新型电能计量表测试系统各实施例，在被测电能计量表上连接本实用新型电能计量表测试系统，其中，电能计量表测试系统包括主控芯片、可调节负载、标准电能计量表以及至少两个电压源变换装置，而电压源变换装置包括逆变电路，本实用新型电能计量表测试系统采用两个以上的电压源变换装置并联，能够模拟发射出基波与谐波叠加后的波形，从而模拟出实际变频技术产生的谐波，并且还能模拟出不同频次和不同幅值的谐波，以实现深入研究谐波对被测电能计量表的计量准确性的影响，有利于分析传统技术计量方式的合理性和准确性，并促进供电和用电双方的经济效益。

在一个实施例中，如图2所示，电压源变换装置11还包括第一滤波电路114；

第一滤波电路114的第一输出端连接可调节负载13的U相输入端，第二输出端连接可调节负载13的V相输入端，第三输出端连接可调节负载13的W相输入端，第一输入端连接逆变电路112的U相输出端，第二输入端连接逆变电路112的V相输出端及第三输入端连接逆变电路112的W相输出端。

进一步的，如图3所示，第一滤波电路114包括第一电感线圈310、第二电感线圈320以及第三电感线圈330；

第一电感线圈310的第一端连接可调节负载13的U相输入端，第二端连接逆变电路112的U相输出端；

第二电感线圈320的第一端连接可调节负载13的V相输入端，第二端连接逆变电路112的V相输出端；

第三电感线圈330的第一端连接可调节负载13的W相输入端，第二端连接逆变电路112的W相输出端。

需要说明的是，第一滤波电路用于滤除电压源变换装置输出的交流电中的干扰信号，本实施例中仅提供一种第一滤波电路结构(即第一滤波电路包括第一电感线圈、第二电感线圈以及第三电感线圈)，而在本实施例中未列举的滤波结构均能应用到本实用新型中。

本实用新型电能计量表测试系统各实施例，利用第一滤波电路滤除电压源变换装置调制出的交流电中的杂质信号，使得本实用新型电能计量表测试系统能够更准确测试出谐波对电能计量表的影响。

在一个实施例中，如图4所示，电压源变换装置11还包括第二滤波电路116以及供电电源118；

供电电源118的正极连接第二滤波电路116的第一端、逆变电路112的第一电源输入端，负极连接第二滤波电路116的第二端、逆变电路112的第二电源输入端。

进一步的，第二滤波电路包括第一电容；

第一电容的第一端连接电压源变换装置的第一电源输入端，第二端连接电压源变换装置的第二电源输入端。

进一步的，供电电源为恒流电源或恒压电源。

其中，供电电源用于给电压源变换装置供电，进一步的，供电电源可为恒流电源或恒压电源。第二滤波电路用于滤除供电电源的输出的杂质信号。需要说明的是，本实施例中仅提供一种第二滤波电路结构(即第二滤波电路包括第一电容)，而在本实施例中未列举的滤波结构均能应用到本实用新型中。

本实用新型电能计量表测试系统各实施例，为电压源变换装置提供稳定的供电电源，并利用第二滤波电路滤除供电电源发出的干扰信号，进一步提高了本实用新型的测试精度。

在一个实施例中，逆变电路为IGBT逆变电路或IPM逆变电路。

其中，如图5所示，IGBT逆变电路包括第一三极管510、第二三极管520、第三三极管530、第四三极管540、第五三极管550以及第六三极管560；

第一三极管510的集电极连接第二三极管520及第三三极管530的集电极，发射极连接第四三极管540的集电极、可调节负载13的U相输入端；

第四三极管540的发射极连接第五三极管550的发射极、第六三极管560的发射极；

第五三极管550的集电极连接第二三极管520的发射极、可调节负载13的V相输入端；

第六三极管560的集电极连接第三三极管530的发射极、可调节负载13的W相输入端。

其中，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)逆变电路由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)的高输入阻抗和GTR(Giant Transistor，电力晶体管)的低导通压降两方面的优点。因此本实用新型具备更好的调制谐波的能力。

IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)逆变电路，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内部集成有过电压，过电流和过热等故障检测电路。

本实用新型电能计量表测试系统各实施例，利用至少两个电压源变换装置并联可以发出基波与谐波叠加后的波形，从而模拟实际变频技术产生的不同的谐波，而且谐波的频率和幅值甚至相角都仅需改变调制波即可实现，使得本实用新型测试能力强大，满足电能计量表不同的测试需求，且本身的调节也简单。

在一个实施例中，如图6所示，可调节负载13包括第一可变线圈610、第二可变线圈620以及第三可变线圈630；

第一可变线圈610的第一端连接第二可变线圈620、第三可变线圈630的第一端，第二端连接第一三极管510的发射极；

第二可变线圈620的第二端连接第二三极管520的发射极；

第三可变线圈630的第二端连接第三三极管530的发射极。

需要说明的是，传统技术对单相电能表进行测试，一般采用的谐波发生器也是单相的，而本实用新型使用三相的电压源变换装置发出相应频率谐波，而且本实用新型中的可调接负载采用Y形接线，因此不存在3k(k为整数)谐波(这里的谐波对应的基波由电压源变换装置发出的相应频率谐波)，且由于电压源变换装置自身不含偶次谐波，因此其发出的波形只含有6k±1次谐波，此时谐波相对于单相电压源变换装置次数更高且含量更低，更易于滤除。

本实用新型电能计量表测试系统各实施例，避免了传统技术对电能计量表测试时采用谐波发生器而带来的问题，具体的，谐波发生器存在谐波频率可调节范围小或调节间隔大的问题，以及发出的谐波存在较大其他谐波分量的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电能计量表测试系统，其特征在于，包括至少两个电压源变换装置；还包括主控芯片、可调节负载以及连接被测电能计量表、所述可调节负载的标准电能计量表；

所述电压源变换装置包括逆变电路；

所述逆变电路的U相输出端连接所述可调节负载的U相输入端，V相输出端连接所述可调节负载的V相输入端，W相输出端连接所述可调节负载的W相输入端，第一控制信号输入端连接所述主控芯片。

2.根据权利要求1所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述电压源变换装置还包括第一滤波电路；

所述第一滤波电路的第一输出端连接所述可调节负载的U相输入端，第二输出端连接所述可调节负载的V相输入端，第三输出端连接所述可调节负载的W相输入端，第一输入端连接所述逆变电路的U相输出端，第二输入端连接所述逆变电路的V相输出端及第三输入端连接所述逆变电路的W相输出端。

3.根据权利要求2所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一电感线圈、第二电感线圈以及第三电感线圈；

所述第一电感线圈的第一端连接所述可调节负载的U相输入端，第二端连接所述逆变电路的U相输出端；

所述第二电感线圈的第一端连接所述可调节负载的V相输入端，第二端连接所述逆变电路的V相输出端；

所述第三电感线圈的第一端连接所述可调节负载的W相输入端，第二端连接所述逆变电路的W相输出端。

4.根据权利要求3所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述电压源变换装置还包括第二滤波电路以及供电电源；

所述供电电源的正极连接所述第二滤波电路的第一端、所述电压源变换装置的第一电源输入端，负极连接所述第二滤波电路的第二端、所述电压源变换装置的第二电源输入端。

5.根据权利要求4所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述第二滤波电路包括第一电容；

所述第一电容的第一端连接所述电压源变换装置的第一电源输入端，第二端连接所述电压源变换装置的第二电源输入端。

6.根据权利要求4所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述供电电源为恒流电源或恒压电源。

7.根据权利要求1至6任意一项所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述逆变电路为IGBT逆变电路或IPM逆变电路。

8.根据权利要求7所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述IGBT逆变电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管以及第六三极管；

所述第一三极管的集电极连接所述第二三极管的集电极、所述第三三极管的集电极，发射极连接所述第四三极管的集电极、所述可调节负载的U相输入端；

所述第四三极管的发射极连接所述第五三极管的发射极、所述第六三极管的发射极；

所述第五三极管的集电极连接所述第二三极管的发射极、所述可调节负载的V相输入端；

所述第六三极管的集电极连接所述第三三极管的发射极、所述可调节负载的W相输入端。

9.根据权利要求8所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述可调节负载包括第一可变线圈、第二可变线圈以及第三可变线圈；

所述第一可变线圈的第一端连接所述第二可变线圈的第一端、所述第三可变线圈的第一端，第二端连接所述第一三极管的发射极；

所述第二可变线圈的第二端连接所述第二三极管的发射极；

所述第三可变线圈的第二端连接所述第三三极管的发射极。

10.根据权利要求1所述电能计量表测试系统，其特征在于，所述主控芯片为数字信号处理芯片。