[發明專利]一種三相交流電路阻抗測試系統及方法

有效

• 申請號: 201811636123.9
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109507482B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 鄭先成;宗曉光
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

本發明公開了一種三相交流電路阻抗測試系統及方法，其系統包括擾動信號注入模塊、信號處理模塊、信號放大模塊、信號檢測模塊、頻率響應測量模塊和阻抗計算模塊；其方法包括步驟：一、產生擾動信號；二、將dq坐標系下的擾動信號轉換為abc三相交流信號；三、對擾動信號進行放大后注入三相交流電路中；四、信號檢測模塊測量電源電壓信號和端口響應信號，并對信號進行濾波調理；五、將端口響應信號從abc坐標系變換至dq坐標系下；六、得到頻率響應；七、計算得到三相交流電路的阻抗。本發明設計新穎合理，能夠方便、準確地測試三相交流阻抗，對于研究三相交流電路的穩定性分析具有重要意義，實用性強，推廣應用價值高。

技術領域

本發明屬于阻抗測試技術領域，具體涉及一種三相交流電路阻抗測試系統及方法。

背景技術

分布式供電系統具有可靠性高、易于實現模塊化和便于維護等優點，越來越受到業界的推崇和歡迎，廣泛應用于航天器、艦船、通訊基站以及大型計算機供電系統。在分布式供電系統中，各設備由不同的供應商獨立設計，設計時僅僅保證自身的穩定運行，當級聯成一個系統時，由于恒功率負載的負輸入阻抗特性往往導致系統性能下降甚至出現系統不穩定現象。

阻抗穩定性判據廣泛應用于直流系統中。在研究空間站電源系統時，Fred C.Lee教授針對直流系統阻抗穩定性分析做了大量的研究工作，提出了直流系統阻抗中測量的方法直流系統存在確定的直流工作點，可以直接測量端口阻抗，也可以利用商業化的測試設備來獲得直流系統的端口特性，比如安捷倫公司的網絡分析儀。對于交流系統，由于交流端口的電壓、電流信號是時變的，因此不存在直流工作點，需要進行坐標變換，將三相靜止坐標系變換至兩相旋轉坐標系，即需要在dq坐標系下測量交流系統的輸入輸出阻抗。坐標變換需要利用交流系統的旋轉角度，旋轉角度一般通過鎖相環獲得，但是擾動信號會影響鎖相環的精度，進而影響測量的結果。另一方面，由于dq坐標系為虛擬坐標系，三相交流電路無法直接在該坐標系下進行信號分析以及后續的測試。

研究三相交流電路的穩定性離不開阻抗的測量，因此研究三相交流電路的阻抗的測試原理對于研究三相交流電路的穩定性分析具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種結構簡單、設計新穎合理、實現方便、能夠方便準確地測試三相交流阻抗的三相交流電路阻抗測試系統。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種三相交流電路阻抗測試系統，包括依次連接的擾動信號注入模塊、信號處理模塊和信號放大模塊，以及與信號處理模塊的輸入端連接的信號檢測模塊、與信號處理模塊的輸出端連接的頻率響應測量模塊和與頻率響應測量模塊連接的阻抗計算模塊；所述擾動信號注入模塊用于產生用于注入三相交流電路的dq坐標系下的擾動信號，并將擾動信號傳輸給頻率響應測量模塊和信號處理模塊；所述信號處理模塊用于將擾動信號注入模塊輸出的dq坐標系下的擾動信號轉換為abc三相交流信號輸出給信號放大模塊，用于通過鎖相環對信號檢測模塊測量的電源電壓信號進行處理得到dq變換用到的相角θ的值，并用于采用dq變換將信號檢測模塊測量的端口響應信號從abc坐標系變換至dq坐標系下；所述信號放大模塊用于對信號處理模塊輸出的擾動信號進行放大后注入三相交流電路中；所述信號檢測模塊用于測量電源電壓信號和abc坐標系下的端口響應信號，并對信號進行濾波調理；所述頻率響應測量模塊用于通過dq坐標系下的擾動信號和端口響應信號得到相應的頻率響應并輸出給阻抗計算模塊；所述阻抗計算模塊用于計算得到三相交流電路的阻抗。

上述的一種三相交流電路阻抗測試系統，所述擾動信號注入模塊和頻率響應測量模塊由網絡分析儀構成。

上述的一種三相交流電路阻抗測試系統，所述信號處理模塊包括FPGA板卡。

上述的一種三相交流電路阻抗測試系統，所述FPGA板卡為NI USB-7845R多功能數據采集卡。

上述的一種三相交流電路阻抗測試系統，所述信號放大模塊包括功率放大器。