[發(fā)明專(zhuān)利]不平衡度矢量測(cè)試儀及其調(diào)整H橋電容器組平衡的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010165472.4
• 申請(qǐng)日: 2010-05-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101846701A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甄威;劉明忠;姜振超;翟敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川電力試驗(yàn)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01R19/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R19/00;G01R31/00
• 代理公司: 成都立信專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 51100
• 代理人: 馮忠亮

1.不平衡度矢量測(cè)試儀，其特征在于工控機(jī)與數(shù)字信號(hào)發(fā)生器相連，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器分別與D/A轉(zhuǎn)換器，第1和第2光電隔離器相連，D/A轉(zhuǎn)換器經(jīng)低通濾波器和功率放大器與H橋電容器組兩端相連，H橋電容器組的低電位端和功率放大器負(fù)輸出端與第1可變電阻R1連接，功率放大器負(fù)輸出端和第1可變電阻的輸出與第1信號(hào)放大器的輸入連接，第1信號(hào)放大器的輸出經(jīng)第1A/D采樣板與第1光電隔離器相連，H橋電容器組的中性線的斷開(kāi)兩端與第2可變電阻R2連接，第2可變電阻R2的輸出和中性線的低電位端與第2信號(hào)放大器的輸入連接，第2信號(hào)放大器的輸出經(jīng)第2A/D采樣板與第2光電隔離器相連。

2.根據(jù)權(quán)利求1所述的不平衡度矢量測(cè)試儀，其特征在于工控機(jī)與筆記本電腦和顯示器連接，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器為DSP5402板，

筆記本電腦：利用筆記本電腦鍵盤(pán)輸入試驗(yàn)用信號(hào)頻率、幅值，筆記本電腦將試驗(yàn)信號(hào)頻率、幅值參數(shù)下裝到工控機(jī)，試驗(yàn)信號(hào)是頻率為1000Hz，有效值為60V的正弦電壓信號(hào)，

工控機(jī)：將試驗(yàn)信號(hào)頻率、幅值參數(shù)轉(zhuǎn)換為控制DSP?5402板的控制命令，接收來(lái)自DSP?5402板的試驗(yàn)結(jié)果，在顯示器上顯示被試電容器組總電流矢量Ic、不平衡電流矢量Ibph、不平衡度矢量k₁，

顯示器：顯示被試電容器組的總電流矢量Ic、不平衡電流矢量Ibph、不平衡度矢量k₁，

D/A轉(zhuǎn)換器：接收來(lái)自DSP?5402板的數(shù)字信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成小信號(hào)模擬量，

低通濾波器：濾除A/D轉(zhuǎn)換后小信號(hào)模擬量的高頻分量，

功率放大器：將小信號(hào)模擬量放大到有效值為60V的輸出信號(hào)，

第1可變電阻R1、信號(hào)放大器、第1A/D采樣板、第1光電隔離器：利用R1將流過(guò)H橋電容器組的總電流矢量Ic轉(zhuǎn)換成與Ic成比例的小電壓信號(hào)Vc1，并將Vc1放大為最大幅值為5V的電壓信號(hào)Vc11，經(jīng)第1A/D采樣板將Vc11轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)經(jīng)第1光電隔離器送至DSP?5402板，由DSP?5402板根據(jù)采樣值計(jì)算得到總電流矢量Ic，

第2可變電阻R2、第2信號(hào)放大器、第2A/D采樣板、第2光電隔離器：將流過(guò)H橋中性線的不平衡電流Ibph轉(zhuǎn)換成與Ibph成比例的小電壓信號(hào)Vbph1，并將Vbph1放大為最大幅值為5V的電壓信號(hào)Vbph11，經(jīng)第2A/D采樣板將電壓信號(hào)Vbph11轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)經(jīng)第2光電隔離器送至DSP?5402板，由DSP?5402板根據(jù)采樣值計(jì)算得到不平衡電流矢量Ibph，

DSP5402板：完成下述功能：

(1)計(jì)算試驗(yàn)電壓信號(hào)u1(t)，并將其送到“D/A轉(zhuǎn)換器”，

u1(t)＝U_t×sin(2×π×f×t)????????????????????(5.2.1)

式中：

U_t：試驗(yàn)電壓信號(hào)幅值，U_t＝60V，

f：試驗(yàn)電壓信號(hào)頻率，取1.0kHz，

t：時(shí)間函數(shù)u1(t)的時(shí)間變量，單位秒，

(2)利用公式(5.2.2)、(5.2.3)、(5.2.4)和(5.2.5)計(jì)算經(jīng)第1光電隔離器采集的H橋電容器組總電流矢量Ic的幅值I_Cm和相角θ_Ic；

IC_S=2N×Σk=0-(N-1)Vc1(k)×sin(2×πN×Δt×k)---(5.2.2)]]>

IC_C=2N×Σk=0-(N-1)Vc1(k)×cos(2×πN×Δt×k)---(5.2.3)]]>

ICm=IC_S2+IC_C2---(5.2.4)]]>

θIc=actan(IC_CIC_S)---(5.2.5)]]>

式中：

N：每周波采樣點(diǎn)數(shù)，N＝24；

Δt：采樣時(shí)間間隔，

k：采樣點(diǎn)號(hào)，取值：0，1，…(N-1)，

Vc1(k)：與總電流矢量Ic對(duì)應(yīng)的采樣值序列，

I_{C_S}：Ic的實(shí)部，

I_{C_C}：Ic的虛部，

I_Cm：Ic的模，

θ_Ic：Ic的相位角，

(3)利用公式(5.2.6)、(5.2.7)、(5.2.8)和(5.2.9)計(jì)算通過(guò)第1光電隔離器采集的H橋中性線不平衡電流矢量Ibph的幅值I_bphm和相角θ_Ibph；；

Ibph_S=2N×Σk=0-(N-1)Vbph1(k)×sin(2×πN×Δt×k)---(5.2.6)]]>

Ibph_C=2N×Σk=0-(N-1)Vbph1(k)×cos(2×πN×Δt×k)---(5.2.7)]]>

Ibphm=Ibph_S2+Ibph_C2---(5.2.8)]]>

θIbph=actan(Ibph_CIbph_S)---(5.2.9)]]>

式中：

N：每周波采樣點(diǎn)數(shù)，N＝24；

Δt：采樣時(shí)間間隔，

k：采樣點(diǎn)號(hào)，取值：0，1，…(N-1)，

Vbph1(k)：與不平衡電流矢量Ibph對(duì)應(yīng)的采樣值序列，

I_{bph_S}：Ibph的實(shí)部，

I_{bph_C}：Ibph的虛部，

I_bphm：Ibph的模，

θ_Ibph：Ibph的相位角，

(4)利用公式(5.2.10)、(5.2.11)計(jì)算H橋電容器組不平衡度矢量k₁的幅值k_1m和相角θ_k1，

k1m=IbphmICm---(5.2.10)]]>

θ_k1＝θ_Ibph-θ_Ic????????????????????????????(5.2.11)

k_1m：k₁的模，

θ_k1：k₁的相位角，

θ_k1的數(shù)值只能是0°或180°，當(dāng)θ_k1是0°時(shí)，k₁＝+k_1m；當(dāng)θ_k1是180°時(shí)，k₁＝-k_1m，

(5)將計(jì)算獲得的矢量Ic、Ibph、k₁送到液晶顯示器顯示。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不衡度矢量測(cè)試儀調(diào)整H橋電容器組平衡的方法，其特征在于調(diào)整“H”橋電容器組不平衡的過(guò)程如下：

1)獲取制造廠規(guī)定的“H”橋電容器組不平衡電流報(bào)警值Ibj，

2)獲取制造廠規(guī)定的“H”橋電容器組額定電流Icn數(shù)值，

3)根據(jù)Ibj和Icn計(jì)算不平衡度報(bào)警值kbj：

kbj=IbjIcn---(5.3.1)]]>

4)利用“H橋不平衡度矢量測(cè)試儀”在H橋電容器組兩端施加試驗(yàn)電壓Uout，

5)計(jì)算電容器組不平衡度矢量k₁的幅值k_1m和相角θ_k1：

I_bphm是不平衡電流矢量Ibph的模，I_Cm是總電流矢量Ic的模，

θ_k1＝θ_Ibph-θ_Ic??θ_Ibph是不平衡電流矢量Ibph的相位角，θ_Ic是總電流矢量Ic的相位角，

當(dāng)θ_k1是0°，k₁＝+k_1m，

當(dāng)θ_k1是180°，k₁＝-k_1m

6)檢查k₁是否大于H橋接線電容器組不平衡度告警值kbj的0.5倍，

當(dāng)滿(mǎn)足：k_1m＜0.5×kbj時(shí)，不需對(duì)H橋電容器組平衡進(jìn)行調(diào)整；

當(dāng)滿(mǎn)足：k_1m≥0.5×kbj時(shí)，按下述步驟調(diào)整H橋電容器組平衡：

(1)計(jì)算需要調(diào)整的不平衡電容量ΔC_t數(shù)值：ΔC_t＝4×m×k₁×C_pj式中：

m：H橋一個(gè)臂串聯(lián)連接的電容器元件個(gè)數(shù)，

C_pj：電容器元件電容量的平均值，

k₁：由H橋電容器組不平衡度矢量測(cè)試儀測(cè)得的不平衡度矢量，

(2)當(dāng)ΔC_t＞0時(shí)，減小H橋電容器組臂1上電容器元件電容量、減小H橋電容器組臂4上電容器元件電容量，增大H橋電容器組臂2上電容器元件電容量、增大H橋電容器組臂3上電容器元件電容量，并使電容器元件電容值調(diào)整量的和等于ΔC_t，即可將“H”橋電容器組調(diào)整到平衡狀態(tài)，

(3)當(dāng)ΔC_t＜0時(shí)，增大H橋電容器組臂1上電容器元件電容量、增大H橋電容器組臂4上電容器元件電容量，減小H橋電容器組臂2上電容器元件電容量、減小H橋電容器組臂3上電容器元件電容量，并使電容器元件電容值調(diào)整量的和等于ΔC_t，即可將H橋電容器組調(diào)整到平衡狀態(tài)，

7)重復(fù)“4)、6)”過(guò)程，直到H橋電容器組電容器組不平衡度滿(mǎn)足規(guī)定要求。