[實(shí)用新型]一種三相諧波源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120332496.4
• 申請(qǐng)日: 2011-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202230197U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳偉宗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波偉吉電力科技有限公司
• 主分類號(hào): G01R35/04
• 分類號(hào): G01R35/04
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 徐關(guān)壽;趙芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種三相諧波源。

背景技術(shù)

諧波電能表檢定裝置，是電力電能計(jì)量和測(cè)量領(lǐng)域不可或缺的設(shè)備。由于近年來(lái)，世界工業(yè)化的迅猛發(fā)展，電子電力設(shè)備廣泛應(yīng)用，非線性負(fù)荷在電力系統(tǒng)中占有量逐年增加，電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)題日益嚴(yán)重。因此，國(guó)家電網(wǎng)加強(qiáng)了對(duì)諧波的治理和監(jiān)管，并推出《國(guó)家電網(wǎng)公司電網(wǎng)電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督規(guī)定》等一系列標(biāo)準(zhǔn)和政策。雖然，全國(guó)實(shí)力強(qiáng)勁的電能表生產(chǎn)廠家已陸續(xù)推出諧波電能表，但是，溯源工作無(wú)法展開(kāi)，其關(guān)鍵在于市場(chǎng)上沒(méi)有一款完全符合國(guó)家規(guī)程要求的諧波電能表檢定裝置，而真正的技術(shù)難點(diǎn)在于三相數(shù)字諧波源。???

電能表檢定裝置發(fā)展至今，已經(jīng)走了漫漫20年。數(shù)字信號(hào)源的出現(xiàn)，使電能表檢定裝置進(jìn)入了一個(gè)質(zhì)的飛躍，那就是電工式走向了電子式，后來(lái)發(fā)展到程控式，乃至現(xiàn)在的智能式。但是智能式并不完善，一般均達(dá)不到諧波源動(dòng)態(tài)電能的要求。

一.基于ROM的數(shù)字信號(hào)源系統(tǒng)。這是第一代數(shù)字信號(hào)源系統(tǒng)，波形信號(hào)存放在ROM之中，其框圖見(jiàn)圖2：

這種形式，輸出幅值通過(guò)CPU控制D/A轉(zhuǎn)換器B實(shí)現(xiàn)；輸出波形，通過(guò)CPU控制掃描電路“讀”ROM而實(shí)現(xiàn)。正弦波形量化點(diǎn)（數(shù)據(jù)表格）存放在ROM單元中。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠，抗干擾好。缺點(diǎn)是功能單一，指標(biāo)低，在早期，仍不失為一種較好的信號(hào)源模式。

但是，隨著國(guó)家規(guī)程的提高，信號(hào)源的失真度要求更低，只能增加ROM單元容量，同時(shí)相應(yīng)增加掃描輸出線數(shù)量；信號(hào)源幅值調(diào)節(jié)細(xì)度要求更高，只能增加D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)，10位到12位，甚至更高。這種形式硬件成本顯著增加，模塊面積也急劇增加，功能用到了極限。但使用還能滿足要求。

二.由于國(guó)家規(guī)程對(duì)檢定裝置功率因素要求的進(jìn)一步提高，尤其在三相無(wú)功時(shí)對(duì)相位平衡的要求更為細(xì)膩，早期模式已不適合裝置的要求。它主要體現(xiàn)在ROM單元的表格是固定的，硬件掃描電路又不具有靈活性，移相受到了限制。于是，新的信號(hào)源模式產(chǎn)生了，見(jiàn)圖2：基于上位機(jī)（PC機(jī)）的數(shù)字信號(hào)源系統(tǒng)。這是第二代數(shù)字信號(hào)源系統(tǒng)。波形信號(hào)直接由上位機(jī)（主要是PC機(jī)）產(chǎn)生。產(chǎn)生的數(shù)字波形信號(hào)，通過(guò)通信接口傳送給微處理器，微處理器再把數(shù)據(jù)存放在可再寫的RAM中。輸出波形相當(dāng)靈活，由于PC機(jī)運(yùn)算能力極強(qiáng)，基本能滿足各種常規(guī)試驗(yàn)的要求。但是，其缺點(diǎn)依然存在，它主要表現(xiàn)在：1、通信速度緩慢，倘若要提高信號(hào)源精度，通信數(shù)據(jù)量將成倍增加；2、工作實(shí)時(shí)性能差，無(wú)法滿足規(guī)程要求的特殊電壓、電流試驗(yàn)。

三、從提高工作效率及系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求兩方面考慮，并且為滿足諧波電能表動(dòng)態(tài)電能的要求，基于DSP或FPGA的數(shù)字信號(hào)源系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這是第三代數(shù)字信號(hào)源系統(tǒng)，它廣泛應(yīng)用于較為先進(jìn)的電能表檢定裝置之中，其工作框圖如圖3所示。數(shù)字信號(hào)處理(Digital?Signal?Processing，簡(jiǎn)稱DSP)?和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣(Field?Programmable?Gate?Array?簡(jiǎn)稱FPGA)，近年來(lái)發(fā)展迅速，均適合高速數(shù)據(jù)運(yùn)算，它的運(yùn)算能力不是單片機(jī)所能比擬的。在數(shù)字信號(hào)源系統(tǒng)中，它可以實(shí)時(shí)運(yùn)算，并迅速送出相應(yīng)數(shù)據(jù)。產(chǎn)生正弦波形或諧波波形極為靈活，能滿足輸出各種試驗(yàn)波形的要求。

但是它依然存在不足的地方：1.可靠性差。它的工作頻率很高，線路板布線要求很高，在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，極易受到干擾，使程序跑飛或溢出，這是致命的弱點(diǎn)。2.硬件成本高。高速DSP或FPGA價(jià)格昂貴，16位D/A轉(zhuǎn)換器價(jià)格也不菲，外接晶振價(jià)格也很高，穩(wěn)定性是主要指標(biāo)。3.在諧波電能表裝置中使用的話，如果要求輸出更多的諧波次數(shù)或更低的波形失真度，計(jì)算量都將顯著增加，速度依然會(huì)變慢。每次波形的改變，如移相，將重新計(jì)算輸出波形，工作效率逐漸下降。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有諧波源可靠性差、硬件成本較高、工作效率較低的不足，本實(shí)用新型提供一種可靠性高、硬件成本較低、工作效率較高的三相諧波源。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種三相諧波源，包括用于寫入波形數(shù)據(jù)的高速單片機(jī)，還包括雙端口并口RAM，該雙端口并口RAM具有數(shù)據(jù)輸入口、數(shù)據(jù)輸出口、地址輸入口、地址掃描口，所述雙端口并口RAM的數(shù)據(jù)輸入口、地址輸入口與所述的高速單片機(jī)連接；

還包括用于控制輸出波形頻率的硬件時(shí)鐘、鎖相環(huán)模塊，所述的硬件時(shí)鐘與所述的鎖相環(huán)模塊連接，還包括用于對(duì)雙端口并口RAM進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描的16位并口CPLD計(jì)數(shù)掃描模塊，所述的16位并口CPLD計(jì)數(shù)掃描模塊與所述的鎖相環(huán)模塊交互連接，所述的16位并口CPLD計(jì)數(shù)掃描模塊還與所述的雙端口并口RAM的地址掃描口連接；