[發明專利]一種示波功率分析儀的瞬態功率觸發方法

有效

• 申請號: 202110417350.8
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113125825B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 邱根;許波;程玉華;陳子靈;耿航;陳凱;鐘喬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02;G01R21/06;G01R21/133;G01R23/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種示波功率分析儀的功率觸發方法，用戶通過上位機設置觸發方式為功率觸發，在此條件下觸發模塊先采用默認功率觸發門限值生成功率觸發信號，上位機在顯示波形數據的同時在顯示屏中顯示一個游標，用戶借助游標調節功率觸發門限值，用戶選擇是否需要輔助參考源共同生成功率觸發信號，當不需要時觸發模塊根據功率數據生成功率觸發信號，否則觸發模塊根據功率數據生成初始觸發信號、根據輔助參考源數據生成輔助比較方波電平，將初始觸發信號與輔助比較方波電平相與，得到功率觸發信號。采用本發明可以完成功率觸發的實現、觸發門限值的可視化設置，以及解決當電壓電流信號為無諧波正弦信號時電壓電流正負翻轉跳變的問題。

技術領域

本發明屬于示波功率分析儀技術領域，更為具體地講，涉及一種示波功率分析儀的瞬態功率觸發方法。

背景技術

由于在示波功率分析儀中可以對待測信號的功率進行分析，為功率觸發的實現提供了條件。現有示波功率分析儀通常包括采集板卡、主FPGA板卡以及上位機，采集板卡在采集數據后將數據送到主FPGA板卡上，主FPGA板卡將數據分為兩路，一路存儲到用于示波模式顯示的FIFO中，一路送入觸發模塊生成觸發信號。觸發模塊可以根據觸發方式進行模塊劃分，當采用功率值進行觸發時即為觸發模塊，觸發模塊先選擇觸發源，若選擇的是某通道的功率值作為觸發源，則將該通道的采集數據送入觸發模塊，將該通道的電壓電流通過乘法器生成功率計算值，之后再通過比較器將該值和功率比較門限比較生成比較方波信號，最后由方波信號生成功率觸發信號，功率觸發信號用來控制FIFO的數據寫入，確保存入FIFO的數據為用戶希望抓取的信號。

當示波功率分析儀應用在電力系統中時，由于待測信號一般為周期信號，但可能富含一定次數的諧波。設待測信號電壓表示式為待測電流表示式為其中N、M分別表示諧波電壓和諧波電流的次數，A_n、B_m分別表示表示諧波電壓和諧波電流的幅值，n＝0,1,…,N，m＝0,1,…,M。待測信號為諧波信號時，合成的功率信號為任意兩項諧波乘積的求和。而根據三角函數公式可將任意兩項諧波乘積替換為一個倍頻和一個差頻信號的和，由功率信號p可采用公式表示如下：

這里再通過枚舉的方式列舉單諧信號，含二次諧波，含三次諧波，含奇次諧波(最高次5次)，含偶次諧波(最高次4次)的情況：

由上述公式可以看到，對于任意波形的電壓電流信號，其對應的功率信號表達式是極其復雜的，難以進行準確的功率觸發門限值設置。

此外，由公式

可知，電壓電流富含的諧波次數越低功率波形越簡單，當待測信號為單諧信號時，電壓信號簡化為u＝A₁sinwt，電流信號簡化為i＝B₁sinwt，則此時功率值為：

由上式可以看到當電壓電流為單諧信號時其功率信號的頻率變為了一個直流偏置和一個電壓電流頻率兩倍的正弦的疊加。圖1是單諧信號的電壓、電流和功率波形對比圖像。如圖1所示，在這種情況下，電壓，電流，功率在顯示屏幕共同顯示時功率的兩個觸發點電壓電流一次均處在上升沿一次均處在下降沿。因此，以功率觸發的方式捕獲的電壓電流波形可能捕獲在上升沿，也可能在下降沿，幾幅波形之間會出現正負翻轉跳變，不利于觀察波形的電壓電流對應的功率值，這也是需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種示波功率分析儀的瞬態功率觸發方法，實現示波功率分析儀中功率觸發以及觸發閾值的可視化調節功能，能夠讓用戶自由地設置功率觸發閾值門限，并解決當電壓電流信號為無諧波正弦信號時電壓電流正負翻轉跳變的問題。