一種標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，包括數(shù)字波形擬合模塊、數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊和人機(jī)接口模塊；數(shù)字波形擬合模塊調(diào)用儲(chǔ)存在數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊中的波形擬合數(shù)據(jù)對(duì)待輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)M合，再由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)制和幅度調(diào)制，使離散信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)，經(jīng)過功率放大模塊放大和驅(qū)動(dòng)后，輸出一路電壓電流信號(hào)；協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊將待輸出的模擬信號(hào)的離散序列值與預(yù)設(shè)角差和比差的差值信號(hào)的離散序列值疊加后的疊加信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字報(bào)文，輸出一路與標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)同步的數(shù)字信號(hào)。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)同時(shí)輸出，能夠檢定非同步輸入的電子式互感器校驗(yàn)儀。
【專利說明】一種標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于檢定電子式互感器校驗(yàn)儀的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字化變電站的試點(diǎn)建設(shè)已經(jīng)越來越多，數(shù)字化變電站由于采用光纖進(jìn)行數(shù)字量的傳輸，不存在二次壓降以及模擬電能表的AD采集誤差，這大大減少了傳統(tǒng)計(jì)量二次回路的誤差。因此，數(shù)字化是當(dāng)今世界電力發(fā)展的方向。
[0003]電子式互感器作為模擬世界到數(shù)字世界的橋梁，在數(shù)字化變電站中占有舉足輕重的地位，可以認(rèn)為電子式互感器是數(shù)字化變電站的基石，所有的數(shù)字量都是來源于它。因此，電子式互感器的精度和性能非常重要。我國計(jì)量法規(guī)定所有的計(jì)量器具都必須得到量傳，也就是所有的計(jì)量器具都必須能夠?qū)崿F(xiàn)量值朔源。因此在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)電子式互感器進(jìn)行量傳，在現(xiàn)場(chǎng)安裝后也需要對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，驗(yàn)證其測(cè)量精度和穩(wěn)定性，以及對(duì)IEC61850協(xié)議支持的正確性。
[0004]電子式互感器校驗(yàn)儀具備對(duì)電子式互感器進(jìn)行角差、比差校驗(yàn)的功能，并可對(duì)通信報(bào)文進(jìn)行全幀分析，還可以對(duì)電子式互感器進(jìn)行各種通信故障測(cè)試以及精度校驗(yàn)。
[0005]而對(duì)于電子式互感器校驗(yàn)儀，也必須要有一個(gè)能夠?qū)ζ涔δ芎托阅苓M(jìn)行全面檢定的設(shè)備。但是，目前尚未有對(duì)電子式互感器校驗(yàn)儀進(jìn)行檢定的國家規(guī)程出臺(tái)，國外也沒有相關(guān)的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠檢定電子式互感器校驗(yàn)儀的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源。
[0007]本實(shí)用新型的上述目的通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):一種標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:它包括數(shù)字波形擬合模塊、數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊和人機(jī)接口模塊；所述數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊、人機(jī)接口模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊分別與所述數(shù)字波形擬合模塊相連，所述數(shù)字波形擬合模塊還與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊依次連接，所述數(shù)字波形擬合模塊調(diào)用儲(chǔ)存在數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊中的波形擬合數(shù)據(jù)對(duì)待輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)M合，再由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)制和幅度調(diào)制，使離散信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)，經(jīng)過功率放大模塊放大和驅(qū)動(dòng)后，輸出一路電壓電流信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)源用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的標(biāo)準(zhǔn)通道端口 ；而所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊將待輸出的模擬信號(hào)的離散序列值與預(yù)設(shè)角差和比差的差值信號(hào)的離散序列值疊加后的疊加信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字報(bào)文，輸出一路與標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)同步的數(shù)字信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)源用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的被檢通道端口 ；所述人機(jī)接口模塊用于設(shè)置各路輸出信號(hào)的參數(shù)，以控制各路輸出信號(hào)。
[0008]本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)同時(shí)輸出，由于電子式互感器校驗(yàn)儀的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為模擬量，被檢信號(hào)為數(shù)字量，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)非同步輸入的電子式互感器校驗(yàn)儀的檢定。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的數(shù)字波形擬合模塊另輸出一路同步秒脈沖信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)源的同步信號(hào)用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的時(shí)鐘同步端口。本實(shí)用新型當(dāng)模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)和同步秒脈沖信號(hào)同時(shí)輸出時(shí)，可用于同步輸入的電子式互感器校驗(yàn)儀的檢定。
[0010]本實(shí)用新型所述的數(shù)字波形擬合模塊由微處理器和存儲(chǔ)器組成，所述數(shù)字波形擬合模塊進(jìn)行數(shù)字?jǐn)M合的過程是:微處理器對(duì)頻率為f的正弦信號(hào)進(jìn)行量化，在O?T時(shí)刻內(nèi)對(duì)函數(shù)f(x)按照N個(gè)等間隔進(jìn)行取樣，得到離散序列的樣本值；極限的取樣個(gè)數(shù)應(yīng)滿足:
[0011]Nmax = min {(B/D) *T，2D} 公式(I)
[0012]其中，B是微處理器DSP與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DAC之間的最大傳輸速率，D是數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入位數(shù)；
[0013]將離散序列的樣本值即波形數(shù)據(jù)按D位整型進(jìn)行取整，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，按照傳輸速率R將數(shù)據(jù)不斷地傳送給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，建立起頻率為1/T的正弦信號(hào)輸出；
[0014]每周波擬合點(diǎn)數(shù)為N，則傳輸速率R滿足:
[0015]R= (N*D)/T 公式(2)
[0016]由公式⑵式可知，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸出時(shí)間間隔At為:
[0017]Δ t = T/N 公式(3)
[0018]輸出采樣率即DMA的輸出頻率fs為:
[0019]fs = I/ Δ t = N/T 公式(4)
[0020]本實(shí)用新型所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括兩組D/A單元，每組D/A單元由第一 D/A轉(zhuǎn)換器和第二 D/A轉(zhuǎn)換器連接而成，其中，第一 D/A轉(zhuǎn)換器還與微處理器相連，第二 D/A轉(zhuǎn)換器還與數(shù)字波形擬合模塊的存儲(chǔ)器相連，第二 D/A轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)至功率放大模塊；微處理器根據(jù)輸出信號(hào)的頻率的設(shè)定值f計(jì)算出正弦信號(hào)的周期T ;每路DA輸出都采用兩個(gè)芯片雙調(diào)制輸出，根據(jù)設(shè)定的輸出信號(hào)的幅值，微處理器計(jì)算D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓UREF值，輸出給第一 D/A轉(zhuǎn)換器，第一 D/A轉(zhuǎn)換器作為第二 D/A轉(zhuǎn)換器的參考輸入，用來調(diào)制波形的幅值，第二 D/A轉(zhuǎn)換器用來調(diào)制波形以產(chǎn)生波形信號(hào)。
[0021]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述功率放大模塊的電壓輸出電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一放大器Al、第一變壓器Tl、第二電壓互感器T2和串聯(lián)多級(jí)濾波器；輸入電壓經(jīng)第一電阻Rl接入第一放大器Al的正相端；第一放大器Al的輸出端與第一變壓器Tl的原邊相連隔離輸出；第一放大器Al的輸出端與多級(jí)濾波器串聯(lián)接入第一放大器Al的負(fù)相端,第三電阻R3 —端接地,另一端與第一放大器Al的負(fù)相端相連，串聯(lián)多級(jí)濾波器最后是一級(jí)有源二階濾波器，為直流偏置電阻R3提供負(fù)載能力，同時(shí)進(jìn)一步衰減交流信號(hào)值；第二互感器T2原邊與負(fù)載側(cè)并聯(lián)獲取交流反饋電壓，第二互感器T2副邊的一端接地，另一端與第二電阻R2串聯(lián)接入放大器Al的正相端，這樣既可以有效抑制功放的直流失調(diào)電壓又能保證交流信號(hào)在負(fù)載側(cè)實(shí)現(xiàn)深度負(fù)反饋形成。
[0022]所述功率放大模塊的電流輸出電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一放大器Al、第二放大器A2、第一變壓器Tl、第三電流互感器T3、第四電流互感器T4和串聯(lián)多級(jí)濾波器；第四電流互感器T4與負(fù)載側(cè)串聯(lián)獲取負(fù)載側(cè)反饋交流電流，第三電流互感器T3與第四電流互感器T4串聯(lián)，將負(fù)載側(cè)反饋交流電流到由第四電阻R4和第二放大器A2組成的I/V轉(zhuǎn)換器串聯(lián)，I/V轉(zhuǎn)換器的輸出與第二電阻串聯(lián)接入第一放大器Al的正相端，形成電流交流負(fù)反饋。
[0023]本實(shí)用新型所述人機(jī)接口模塊設(shè)置的各路輸出信號(hào)的參數(shù)是幅值、頻率和相位。
[0024]本實(shí)用新型具有以下實(shí)施方式:
[0025]所述數(shù)字波形擬合模塊的微處理器采用BF533微處理器。
[0026]所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化后的數(shù)字報(bào)文是IEC61850數(shù)字報(bào)文。因此，本實(shí)用新型可用于檢定支持IEC61850-9-1/2/2LE協(xié)議的電子式互感器校驗(yàn)儀。
[0027]所述功率放大模塊輸出的電壓電流信號(hào)的輸出精度為0.01級(jí)。
[0028]所述數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊采用32M的SDRAM MT48LC4M16A2TG。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下顯著的效果:
[0030]本實(shí)用新型模數(shù)同步信號(hào)源采用程控方式實(shí)現(xiàn)了輸出一路高精度的模擬信號(hào)，輸出一路與模擬信號(hào)同步并且與模擬信號(hào)有設(shè)定的比差和角差的符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)是模擬信號(hào)的離散序列值與預(yù)設(shè)角差和比差的差值信號(hào)的離散序列值疊加后的疊加信號(hào)經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換得到，同時(shí)還有一路同步秒脈沖信號(hào)。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)每周波擬合點(diǎn)數(shù)高達(dá)50000點(diǎn)，波形解析度高，幾乎無失真，準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.01%RG、穩(wěn)定度優(yōu)于±0.01%RG/lmin、輸出波形失真度小于0.01%，符合0.01級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，輸出同步秒脈沖的精度優(yōu)于0.5us。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)同時(shí)輸出時(shí),可用于非同步輸入的電子式互感器校驗(yàn)儀的檢定，當(dāng)增加同步秒脈沖輸出時(shí)，可用于同步輸入的電子式互感器校驗(yàn)儀的檢定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]圖1是本實(shí)用新型組成結(jié)構(gòu)框圖之一；
[0033]圖2是本實(shí)用新型組成結(jié)構(gòu)框圖之二 ；
[0034]圖3是功率放大模塊電壓輸出原理圖；
[0035]圖4是功率放大模塊電流輸出原理圖；
[0036]圖5是使用本實(shí)用新型檢定非同步輸入的電子式互感器校驗(yàn)的原理圖；
[0037]圖6是使用本實(shí)用新型檢定同步輸入的電子式互感器校驗(yàn)的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖1、2所示，是本實(shí)用新型一種標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，它包括數(shù)字波形擬合模塊、數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊和人機(jī)接口模塊；其中，數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊、人機(jī)接口模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊分別與數(shù)字波形擬合模塊相連，數(shù)字波形擬合模塊還與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊依次連接，數(shù)字波形擬合模塊調(diào)用儲(chǔ)存在數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊中的波形擬合數(shù)據(jù)對(duì)待輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)M合，再由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)制和幅度調(diào)制，使離散信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)，經(jīng)過功率放大模塊放大和驅(qū)動(dòng)后，輸出一路電壓電流信號(hào)，輸出精度為0.01級(jí),作為標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)源用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的標(biāo)準(zhǔn)通道端口 ；而協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊將待輸出的模擬信號(hào)的離散序列值與預(yù)設(shè)角差和比差的差值信號(hào)的離散序列值疊加后的疊加信號(hào)轉(zhuǎn)換為IEC61850數(shù)字報(bào)文，協(xié)議默認(rèn)為IEC61850-9-2，可獲得最高約為32bit的精度，從以太網(wǎng)口輸出一路與標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)同步且可以支持IEC61850-9-1/2/2LE協(xié)議的數(shù)字信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)源用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的被檢通道端口，數(shù)字波形擬合模塊另輸出一路同步秒脈沖信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)源的同步信號(hào)用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的時(shí)鐘同步端口。人機(jī)接口模塊用于設(shè)置各路輸出信號(hào)的參數(shù)，參數(shù)是幅值、頻率和相位，以控制各路輸出信號(hào)，完成人機(jī)交互。
[0039]在本實(shí)施例中，數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊采用32M的SDRAM MT48LC4M16A2TG，數(shù)字波形擬合模塊由ADI公司的BF533高性能DSP (微處理器)和存儲(chǔ)器組成，BF533高性能DSP具有756MHz/1512MMACs的CPU性能以及12通道的DMA ;軟件上使用雙精度算法產(chǎn)生電壓電流和差值信號(hào)的波形數(shù)據(jù)，每周波擬合點(diǎn)數(shù)高達(dá)50000點(diǎn)。
[0040]數(shù)字波形擬合過程是:DSP對(duì)頻率為f的正弦信號(hào)進(jìn)行量化，在O?T時(shí)刻內(nèi)對(duì)函數(shù)f(x)按照N個(gè)等間隔進(jìn)行取樣，得到離散序列的樣本值。極限的取樣個(gè)數(shù)應(yīng)滿足:
[0041]Nmax = min {(B/D) *Τ，211} 公式(I)
[0042]其中，B是微處理器DSP與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DAC之間的最大傳輸速率，D是DAC的輸入位數(shù)。取樣個(gè)數(shù)N越接近Nmax，DAC輸出的信號(hào)的解析度越好，信號(hào)波形保真度越高。
[0043]將離散序列的樣本值即波形數(shù)據(jù)按D位整型進(jìn)行取整，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，用可程控的時(shí)鐘信號(hào)為存儲(chǔ)器提供掃描地址，與每個(gè)地址相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)則代表波形在等間隔取樣點(diǎn)上的幅度值。設(shè)置DSP的DMA通道指向這組數(shù)據(jù)，按照特定的傳輸速率R將數(shù)據(jù)周而復(fù)始地傳送給DAC，就將在DAC端建立起頻率為1/T的正弦信號(hào)輸出。
[0044]假設(shè)每周波擬合點(diǎn)數(shù)為N，則特定的傳輸速率R滿足:
[0045]R = (N*D) /T 公式(2)
[0046]由公式⑵式可知，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸出時(shí)間間隔At為:
[0047]Δ t = T/N 公式(3)
[0048]輸出采樣率即DMA的輸出頻率fs為:
[0049]fs = 1/At = N/T 公式(4)
[0050]如果要改變信號(hào)的頻率，則只要重新對(duì)取樣進(jìn)行計(jì)算并替換原來的波形數(shù)據(jù)即可。
[0051]32M SDRAM用來存放要輸出的按照正弦規(guī)律變化的波形數(shù)據(jù)。DSP和DAC的接口使用高速串口(SPORT 口)連接，AD5545的接口帶寬達(dá)到50M，其輸出建立時(shí)間0.5us，由于輸出正弦波信號(hào)是連續(xù)的，建立時(shí)間大大縮小優(yōu)于100ns。
[0052]當(dāng)輸出信號(hào)頻率為55Hz時(shí)，由公式⑴知，此時(shí)的極限擬合點(diǎn)數(shù)為56818 ;當(dāng)輸出信號(hào)頻率為45Hz時(shí)，此時(shí)的極限擬合點(diǎn)數(shù)為65535。所以，工頻信號(hào)輸出波形擬合點(diǎn)數(shù)確定為每周波50000點(diǎn)，此時(shí)的傳輸速率R為40M。AD5545的接口帶寬達(dá)到50M可以滿足輸出在50Hz時(shí)每周波5萬點(diǎn)的40M的DAC數(shù)據(jù)傳輸帶寬需求。
[0053]在本實(shí)施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用ADI公司生產(chǎn)的高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DA，使用兩個(gè)獨(dú)立的16Bit的D/A疊加而成可達(dá)32Bit的分辨率，使用美國亞諾德公司的AD5545 ；數(shù)字波形數(shù)據(jù)的輸出使用DSP的DMA功能。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括兩組D/A單元，每組D/A單元由第一 D/A轉(zhuǎn)換器和第二 D/A轉(zhuǎn)換器連接而成，其中，第一 D/A轉(zhuǎn)換器還與BF533微處理器相連，第二 D/A轉(zhuǎn)換器還與數(shù)字波形擬合模塊的存儲(chǔ)器相連，第二 D/A轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)至功率放大模塊；BF533微處理器根據(jù)輸出信號(hào)的頻率的設(shè)定值f計(jì)算出正弦信號(hào)的周期T ；每路DA輸出都使用兩個(gè)AD5545芯片來雙調(diào)制輸出，根據(jù)設(shè)定的輸出信號(hào)的幅值，BF533微處理器計(jì)算D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓UREF值,輸出給第一 D/A轉(zhuǎn)換器,第一 D/A轉(zhuǎn)換器作為第二 D/A轉(zhuǎn)換器的參考輸入，用來調(diào)制波形的幅值，第二 D/A轉(zhuǎn)換器用來調(diào)制波形以產(chǎn)生波形信號(hào)。
[0054]功率放大模塊采用ADI公司生產(chǎn)的LM12CLK高性能功放，為了提高安全性，輸出使用變壓器隔離，使用檔位自動(dòng)切換來實(shí)現(xiàn)寬量程，并配有較為完善的過熱、過流、過壓保護(hù)。一般而言，低成本的高性能芯片級(jí)功率放大器輸出電壓在+/-40V以下，輸出電流+/-1OA以下，模擬電網(wǎng)的三相精密功率源的輸出電壓在O~600V之間，輸出電流在O~20A之間，所以，無法直接使用芯片級(jí)功率放大器驅(qū)動(dòng)。專業(yè)高壓或大電流的精密功率放大模塊一般采用厚膜電路，價(jià)格極其昂貴。業(yè)界普遍的做法是使用變壓器做功率變換，既滿足輸出高電壓和大電流的要求，也可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)和內(nèi)部電路的隔離，但是無法傳遞直流能量，這就造成了使用變壓器隔離的功放無法在負(fù)載側(cè)做深度負(fù)反饋。當(dāng)在負(fù)載側(cè)加上反饋電阻抑制直流失調(diào)電壓時(shí)，帶來的弊端是大大減低功率放大器的等效放大倍數(shù)，同時(shí)功放的穩(wěn)定度和負(fù)載調(diào)整率也下降了。還有一種做法是使用精密交流采樣回測(cè)的方法，通過PID算法矯正輸出值，這種功放電路輸出穩(wěn)定度受負(fù)載特性影響，負(fù)載無法實(shí)時(shí)調(diào)整，其精度受到交流采樣精度和PID算法的影響。
[0055]本實(shí)用新型使用一種同時(shí)具備交流和直流負(fù)反饋的電路，如圖3所示是功率放大模塊的電壓輸出原理圖，功率放大模塊的電壓輸出電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一放大器Al、第一變壓器Tl、第二電壓互感器T2和串聯(lián)多級(jí)濾波器；輸入電壓經(jīng)第一電阻Rl接入第一放大器Al的正相端；第一放大器Al的輸出端與第一變壓器Tl的原邊相連隔離輸出；第一放大器Al的輸出端與多級(jí)濾波器串聯(lián)接入第一放大器Al的負(fù)相端，第三電阻R3 —端接地，另一端與第一放大器Al的負(fù)相端相連，串聯(lián)多級(jí)濾波器最后是一級(jí)二階有源低通濾波器，為直流偏置電阻R3提供負(fù)載能力，同時(shí)進(jìn)一步衰減交流信號(hào)值，串聯(lián)多級(jí)濾波器的其余三級(jí)為巴特沃斯濾波器；第二互感器T2原邊與負(fù)載側(cè)并聯(lián)獲取交流反饋電壓，第二互感器T2副邊的一端接地，另一端與第二電阻R2串聯(lián)接入放大器Al的正相端，這樣既可以有效抑制功放的直流失調(diào)電壓又能保證交流信號(hào)在負(fù)載側(cè)實(shí)現(xiàn)深度負(fù)反饋。
[0056]設(shè)T2的原副邊變比為K,則傳遞函數(shù)為:
[0057]
【權(quán)利要求】
1. 一種標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:它包括數(shù)字波形擬合模塊、數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊和人機(jī)接口模塊；所述數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊、人機(jī)接口模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊分別與所述數(shù)字波形擬合模塊相連，所述數(shù)字波形擬合模塊還與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊依次連接，所述數(shù)字波形擬合模塊調(diào)用儲(chǔ)存在數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊中的波形擬合數(shù)據(jù)對(duì)待輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)M合，再由數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行波形調(diào)制和幅度調(diào)制，使離散信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)，經(jīng)過功率放大模塊放大和驅(qū)動(dòng)后，輸出一路電壓電流信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)源用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的標(biāo)準(zhǔn)通道端口 ；而所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊將待輸出的模擬信號(hào)的離散序列值與預(yù)設(shè)角差和比差的差值信號(hào)的離散序列值疊加后的疊加信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字報(bào)文，輸出一路與標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)同步的數(shù)字信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)源用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的被檢通道端口 ；所述人機(jī)接口模塊用于設(shè)置各路輸出信號(hào)的參數(shù)，以控制各路輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述的數(shù)字波形擬合模塊另輸出一路同步秒脈沖信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)源的同步信號(hào)用于輸入電子式互感器校驗(yàn)儀的時(shí)鐘同步端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述的數(shù)字波形擬合模塊由微處理器和存儲(chǔ)器組成，所述數(shù)字波形擬合模塊進(jìn)行數(shù)字?jǐn)M合的過程是:微處理器對(duì)頻率為f的正弦信號(hào)進(jìn)行量化，在O~T時(shí)刻內(nèi)對(duì)函數(shù)f (X)按照N個(gè)等間隔進(jìn)行取樣，得到離散序列的樣本值；極限的取樣個(gè)數(shù)應(yīng)滿足: Nmax = min{(B/D)*T，2D} 公式(I) 其中，B是微處理器與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊之間的最大傳輸速率，D是數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入位數(shù)； 將離散序列的樣本值即波形數(shù)據(jù)按D位整型進(jìn)行取整，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，按照傳輸速率R將數(shù)據(jù)不斷地傳送給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，建立起頻率為1/T的正弦信號(hào)輸出； 每周波擬合點(diǎn)數(shù)為N，則傳輸速率R滿足: R=(N*D)/T 公式(2) 由公式⑵式可知，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸出時(shí)間間隔At為: Δ t = T/N 公式(3) 輸出采樣率即DMA的輸出頻率fs為: fs = I/ Δ t = N/T 公式⑷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括兩組D/A單元，每組D/A單元由第一 D/A轉(zhuǎn)換器和第二 D/A轉(zhuǎn)換器連接而成，其中，第一 D/A轉(zhuǎn)換器還與微處理器相連，第二 D/A轉(zhuǎn)換器還與數(shù)字波形擬合模塊的存儲(chǔ)器相連，第二 D/A轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)至功率放大模塊；微處理器根據(jù)輸出信號(hào)的頻率的設(shè)定值f計(jì)算出正弦信號(hào)的周期T ;每路DA輸出都采用兩個(gè)芯片雙調(diào)制輸出，根據(jù)設(shè)定的輸出信號(hào)的幅值，微處理器計(jì)算D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓UREF值，輸出給第一 D/A轉(zhuǎn)換器，第一 D/A轉(zhuǎn)換器作為第二D/A轉(zhuǎn)換器的參考輸入，用來調(diào)制波形的幅值，第二 D/A轉(zhuǎn)換器用來調(diào)制波形以產(chǎn)生波形信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述功率放大模塊的電壓輸出電路包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第一放大器(Al)、第一變壓器(Tl)、第二電壓互感器(T2)和串聯(lián)多級(jí)濾波器；輸入電壓經(jīng)第一電阻(Rl)接入第一放大器(Al)的正相端；第一放大器(Al)的輸出端與第一變壓器(Tl)的原邊相連隔離輸出；第一放大器(Al)的輸出端與多級(jí)濾波器串聯(lián)接入第一放大器(Al)的負(fù)相端，第三電阻(R3)一端接地，另一端與第一放大器(Al)的負(fù)相端相連，串聯(lián)多級(jí)濾波器最后是一級(jí)有源二階濾波器，為直流偏置電阻(R3)提供負(fù)載能力并衰減交流信號(hào)值；第二互感器(T2)原邊與負(fù)載側(cè)并聯(lián)獲取交流反饋電壓，第二互感器(T2)副邊的一端接地，另一端與第二電阻(R2)串聯(lián)接入放大器Al的正相端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述功率放大模塊的電流輸出電路包括第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第一放大器(Al)、第二放大器(A2)、第一變壓器(Tl)、第三電流互感器(T3)、第四電流互感器(T4)和串聯(lián)多級(jí)濾波器；第四電流互感器(T4)與負(fù)載側(cè)串聯(lián)獲取負(fù)載側(cè)反饋交流電流，第三電流互感器(T3)與第四電流互感器(T4)串聯(lián)，將負(fù)載側(cè)反饋交流電流到由第四電阻(R4)和第二放大器(A2)組成I/V轉(zhuǎn)換器串聯(lián)，I/V轉(zhuǎn)換器的輸出與第二電阻(R2)串聯(lián)接入第一放大器(Al)的正相端，形成電流交流負(fù)反饋。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述數(shù)字波形擬合模塊的微處理器采用BF533微處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述人機(jī)接口模塊設(shè)置的各路輸出信號(hào)的參數(shù)是幅值、頻率和相位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述功率放大模塊輸出的電壓電流信號(hào)的輸出精度為0.01級(jí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)同步信號(hào)源，其特征在于:所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化后的數(shù)字報(bào)文是IEC618 50數(shù)字報(bào)文；所述數(shù)字波形序列存儲(chǔ)模塊采用32M的SDRAMMT48LC4M16A2TG。
【文檔編號(hào)】G01R35/02GK203465409SQ201320604541
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】潘峰, 孫衛(wèi)明, 肖勇, 宋強(qiáng), 張鼎衢, 黃建鐘, 黃清樂 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院