專利名稱：數(shù)字式諧波電壓因數(shù)測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)字式諧波電壓因數(shù)測試儀，屬于電機測試技術(shù)領(lǐng)域。
由于諧波電壓因數(shù)和波形畸變率定義不同，其主要區(qū)別之一是諧波電壓因數(shù)減少了高次諧波的權(quán)重，兩者的計算公式不同，難以找出一確定的函數(shù)來代表兩者的轉(zhuǎn)換關(guān)系，因此無法從波形畸變率推算出相應(yīng)的諧波電壓因數(shù)，所以度量方法的改變就意味著測量儀器的改變，必須研制新的儀器來滿足新的標準要求。
經(jīng)檢索，僅發(fā)現(xiàn)俄羅斯90年代專利《測量電壓諧波因數(shù)的數(shù)字化裝置》(申請日1990年10月7日，1995年10月3日授權(quán))，但不能體現(xiàn)IEC60034-1對諧波電壓因數(shù)的測量。目前只能通過頻譜分析儀測得各次諧波，再經(jīng)過諧波電壓因數(shù)公式計算出諧波電壓因數(shù)值，還沒有一臺儀器直接實現(xiàn)對諧波電壓因數(shù)的測量。
為了達到上述目的，本實用新型的發(fā)明構(gòu)思是對工頻電壓諧波電壓因數(shù)的直接測量以及對電壓的諧波分量進行分析，并以LED顯示測量。為此采用同步跟蹤、A/D轉(zhuǎn)換以及傅立葉變換，使測試儀測量快速、準確。其技術(shù)方案是將被測電壓分壓取樣、經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，獲得一波形周期的離散數(shù)字序列，并通過傅立葉變換計算出各次諧波，再根據(jù)諧波電壓因數(shù)的定義計算出諧波電壓因數(shù)值，并顯示該數(shù)值。為了提高測量精度，采用同類同步跟蹤技術(shù)，以確保采樣周期與波形周期同步。
由于本實用新型實現(xiàn)了對工頻電壓諧波電壓因數(shù)的直接測量以及對電壓的諧波分量進行分析，并以LED顯示測量結(jié)果。由于采用同步跟蹤、A/D轉(zhuǎn)換以及傅立葉變換等技術(shù)，測試精度高、速度快等特點，測試儀研制成功，適應(yīng)了近年來修改并軌的相關(guān)國家標準和IEC標準對測量諧波電壓因數(shù)的要求，解決了國內(nèi)電機行業(yè)及相關(guān)單位的測試設(shè)備問題。
圖2是本實用新型測試儀的電氣線路原理圖。


圖1中，1為分壓取樣電路、2為同步跟蹤電路、3為A/D轉(zhuǎn)換電路、4為控制計算電路、5為顯示電路、6為通訊接口電路。
圖2中，用虛線框出來的功能電路1～6與圖1中的編號相同。
參照圖2，本實用新型測試儀的電氣線路為如下各功能塊，分壓取樣電路1，包括電阻R1、R2、R5～R12、電位器W1、光電隔離開關(guān)G1、放大器Y1A、Y1B；同步跟蹤電路2，包括鎖相器4046、計數(shù)器4520、電阻R16～R18、電容C14、C15、與非門7400；A/D轉(zhuǎn)換電路3，包括AD1674、電阻R13、R14、電位器W2、W3、電容C7～C9；控制計算電路4，包括8155、8031、74LS373、2764、6116、電阻R15、電容C16、C12、晶振；顯示電路5，包括LED、74LS138、MC14513；通訊接口電路6，包括MAX232、電容C17～C20。以上所述各部分電路的接配關(guān)系是分壓取樣電路1的輸入端與被測電壓相接，其輸出端接A/D轉(zhuǎn)換3的AD1674第20腳，再通過反向器和光電隔離開關(guān)接到同步跟蹤2的鎖相器4045的第14腳及AD1674的第3腳，同步跟蹤2的輸出與8031的P1.5晶邏輯計算后，分別接到AD1674的第5、6腳，A/D轉(zhuǎn)換3的輸出端接控制計算4的8155的PA，顯示5的輸入端接控制計算4的8155的PB，RS232通訊接口6的輸入端接控制計算4的8031的第10、11腳。信號傳遞關(guān)系是被測交流電壓經(jīng)分壓取樣變成低電壓，歸一化后送入A/D轉(zhuǎn)換，同時歸一化的低電壓信號經(jīng)反向器和光電隔離開關(guān)送入同步跟蹤完成頻率的同步跟蹤，將輸出控制信號送入A/D轉(zhuǎn)換，使A/D轉(zhuǎn)換的采樣周期始終與波形周期同步，A/D轉(zhuǎn)換在控制計算和同步跟蹤的控制下，將分壓取樣送入的低電壓模擬信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，此信號經(jīng)計算和傅立葉變換計算出各次諧波，并按HVF定義計算出HVF值并顯示或經(jīng)接口送到PC上。
以上為詳細說明，其線路原理圖的技術(shù)方案為本實用新型的較佳實施例。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式諧波電壓因數(shù)測試儀，其特征在于該儀器包括如下電路，即分壓取樣電路(1)、同步跟蹤電路(2)、A/D轉(zhuǎn)換電路(3)、控制計算電路(4)、顯示電路(5)、通訊接口電路(6)和電源電路(7)，上述電路之間接配關(guān)系是分壓取樣電路(1)的輸入端與被測電壓相接，其輸出端分別與同步跟蹤電路(2)及A/D轉(zhuǎn)換電路(3)的輸入端相接，分壓取樣電路將被測電壓取樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換電路受同步跟蹤電路(2)和控制計算電路(4)控制，其輸出端接控制計算電路(4)，顯示電路(5)的輸入端接控制計算電路(4)，通訊接口電路(6)的輸入端接控制計算電路(4)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換獲得一波形周期的離散數(shù)字序列，并通過快速傅立葉變換計算出各次諧波，再計算出電壓因數(shù)值并顯示，電源電路(7)接各功能電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于所述的分壓取樣電路(1)包括電阻R1、R2、R5～R12、電位器W1、光電隔離開關(guān)G1、放大器Y1A、Y1B元器件；所述的同步跟蹤電路(2)包括鎖相器4046、計數(shù)器4520、電阻R16～R18、電容C14、C15、與非門7400；所述的A/D轉(zhuǎn)換電路(3)包括AD1674、電阻R13、R14、電位器W2、W3、電容C7～C9；所述的控制計算電路(4)包括8155、8031、74LS373、2764、6116、電阻R15、電容C12、C16、晶振；所述的顯示電路(5)包括LED、74LS138、MC14513；所述的接口電路(6)包括MAX232、C17～C20；上述電路的內(nèi)部連接關(guān)系是分壓取樣電路(1)的輸入端與被測電壓相接，其輸出端接A/D轉(zhuǎn)換(3)的AD1674第20腳，再通過反向器和光電隔離開關(guān)接到同步跟蹤(2)的鎖相器4045的第14腳及AD1674的第3腳，同步跟蹤(2)的輸出端與8031的P1.5經(jīng)邏輯計算后，分別接到AD1674的第5、6腳，A/D轉(zhuǎn)換(3)的輸出端接控制計算(4)的8155的PA，顯示(5)的輸入端接控制計算(4)的8155的PB，RS232通訊接口(6)的輸入端接控制計算(4)的8031的第10、11腳。
專利摘要一種數(shù)字式諧波電壓因數(shù)測試儀，屬于電機測試技術(shù)領(lǐng)域。由于旋轉(zhuǎn)電機有關(guān)國內(nèi)國際標準的變化，對工頻電壓諧波電壓因數(shù)及畸變率進行測量有要求，為此而研制的一種測試儀器。該儀器主要由分壓取樣、同步跟蹤、A/D轉(zhuǎn)換、控制計算、顯示、RS232通訊接口及電源等電路組成，本實用新型的技術(shù)方案是將被測電壓分壓取樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，獲得一波形周期的離散數(shù)字序列，將該序列通過快速傅立葉變換計算出各次諧波，再根據(jù)諧波電壓因數(shù)的定義計算出諧波電壓因數(shù)值，并顯示該數(shù)值。該儀器是數(shù)字式，結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、測量速度快捷。
文檔編號G01R23/20GK2529263SQ01254118
公開日2003年1月1日 申請日期2001年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月11日
發(fā)明者馬久旭, 王傳軍 申請人:上海電器科學研究所