[發明專利]一種適用于R46指令的復雜波形信號的輸出裝置及輸出方法

在審

• 申請號: 201910169121.1
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109768805A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 張俊瑋;張秋雁;歐家祥;張博
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: H04B1/04
• 分類號: H04B1/04
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發明公開了一種適用于R46指令的復雜波形信號的輸出裝置及輸出方法，裝置包括FPGA模塊、低頻信號輸出模塊、中頻信號輸出模塊和波形疊加模塊，FPGA模塊分別與低頻信號輸出模塊、中頻信號輸出模塊連接，低頻信號輸出模塊、中頻信號輸出模塊均與波形疊加模塊連接，本發明采用中頻變壓器及硅鋼鐵芯變壓器雙變壓器的系統結構，將中頻信號和低頻信號分別輸出放大，可有效抑制輸出波形的失真，提升輸出波形質量，且有效兼顧輸出波形中頻信號失真和輸出功率受限的問題。

技術領域

本發明涉及電能計量技術領域，尤其涉及一種適用于R46指令的復雜波形信號的輸出裝置及輸出方法。

背景技術

在使用OIML R46規范進行電能表檢定時，要求對交流電能表進行15次~40次基波的高次諧波掃頻試驗和方波，尖頂波等復雜波形影響試驗，即需要檢定裝置可輸出高帶寬、低失真度的復雜波形功率信號，目前的檢定裝置通常采用如圖1所示的方式產生復雜波形，FPGA將所需波形分解為各次波形幅值、相位等基本數字量，并經DAC模塊轉換為模擬量，經功放和變壓器進行功率放大，即輸出所需的復雜波形信號，但這樣的方式使用的變壓器通常為硅鋼為材料制作鐵芯，其帶寬一般小于1 kHz，但當工作頻率越高，變壓器損耗越大，輸出波形失真度越高，因OIML R46標準規定了最高40次基波的掃頻等高頻波形試驗，采用硅鋼為材料作為鐵芯的方案輸出失真度較大，難以滿足實際高精度使用要求。

另外，為解決硅鋼在中頻工作狀態下工作損耗較高的問題，還有采用中頻變壓器的方式進行功率放大，其帶寬達50kHz，在中頻工作狀態下，輸出失真度較低，但中頻變壓器通常體積較小，磁感強度較低，輸出功率受限。

發明內容

本發明解決的技術問題：提出一種適用于R46指令的復雜波形信號的輸出裝置及輸出方法，既可以降低變壓器功率損耗、減少中頻信號輸出失真，又可以有效兼顧輸出波形中頻信號失真和輸出功率受限的問題。

本發明的技術方案：

一種適用于R46指令的復雜波形信號的輸出裝置，包括FPGA模塊、低頻信號輸出模塊、中頻信號輸出模塊和波形疊加模塊，所述的FPGA模塊分別與低頻信號輸出模塊、中頻信號輸出模塊連接，所述的低頻信號輸出模塊、中頻信號輸出模塊均與波形疊加模塊連接。

所述的低頻信號輸出模塊包括數模轉換器DAC、OSC光模塊、第一功率放大器、硅鋼鐵芯變壓器、反饋取樣模塊、第二功率放大器、模數轉換器ADC，所述的數模轉換器DAC的輸出端與OSC光模塊輸入端連接，所述的OSC光模塊輸出端于第一功率放大器輸入端連接，第一功率放大器輸出端、電源端與硅鋼鐵芯變壓器原邊連接，第一功率放大器的電源端與地電位連接，所述的反饋取樣模塊的輸入端與硅鋼鐵芯變壓器原邊連接，所述的反饋取樣模塊的輸出端與第二功率放大器的輸入端連接，第二功率放大器的輸出端分別與OSC光模塊輸入端以及模數轉換器ADC輸入端連接。

所述的中頻信號輸出模塊也包括數模轉換器DAC、OSC光模塊、第一功率放大器、中頻變壓器、反饋取樣模塊、第二功率放大器、模數轉換器ADC，所述的數模轉換器DAC的輸出端與OSC光模塊輸入端連接，所述的OSC光模塊輸出端于第一功率放大器輸入端連接，第一功率放大器輸出端、電源端與中頻變壓器原邊連接，第一功率放大器的電源端與地電位連接，所述的反饋取樣模塊的輸入端與中頻變壓器原邊連接，所述的反饋取樣模塊的輸出端與第二功率放大器的輸入端連接，第二功率放大器的輸出端分別與OSC光模塊輸入端以及模數轉換器ADC輸入端連接。

一種適用于R46指令的復雜波形信號的輸出裝置，所述的輸出方法為：FPGA模塊通過快速傅里葉變換將復雜波形分解為中頻數字信號和低頻數字信號，并分別輸出到低頻信號輸出模塊、中頻信號輸出模塊；