一種地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，涉及測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。包括電源輸入端子、緩啟動(dòng)電路、整流濾波單元、逆變單元、隔離變壓器、驅(qū)動(dòng)保護(hù)單元、電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元、電壓采樣及負(fù)反饋單元、輸出電壓調(diào)節(jié)單元、輸出頻率調(diào)節(jié)單元、中央處理單元、參數(shù)顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、報(bào)警及復(fù)位單元、變頻輸出端子等。本實(shí)用新型可以較小體積重量產(chǎn)生數(shù)十千瓦的逆變功率。同時(shí)輸出波形為純正正弦波，波形畸變率(THID)小于2％。其輸出頻率由專用的分頻電路控制，可達(dá)到很高的穩(wěn)定度和精度。大大提高了變頻法測(cè)量大型地網(wǎng)時(shí)的輸出功率和測(cè)試電流，對(duì)于強(qiáng)干擾背景下的變電站、電廠接地網(wǎng)的準(zhǔn)確測(cè)量有著重要的意義。
【專利說(shuō)明】一種地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力行業(yè)中的測(cè)量設(shè)備，具體是指一種用于接地裝置測(cè)量的大功率變頻信號(hào)源。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電廠、變電站接地網(wǎng)除了為各種電氣設(shè)備提供公共參考地，更重要地，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障或遭受雷擊時(shí)起到快速有效地泄放故障電流，改善接地網(wǎng)和場(chǎng)區(qū)地表地電位分布，保障一、二次設(shè)備和人員安全的作用，是維護(hù)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行、保障人員和設(shè)備安全的重要措施。
[0003]接地阻抗(習(xí)慣稱為“接地電阻”，實(shí)為帶感性分量的阻抗值)是反映接地網(wǎng)性能和狀態(tài)好壞最重要的參數(shù)，其準(zhǔn)確測(cè)量的重要意義是不言而喻的。
[0004]DL/T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》對(duì)接地阻抗的定義是:接地裝置對(duì)遠(yuǎn)方電位零點(diǎn)的阻抗。數(shù)值上為接地裝置與遠(yuǎn)方電位零點(diǎn)間的電位差，與通過(guò)接地裝置流入地中的電流的比值。按沖擊電流求得的接地阻抗稱為沖擊接地阻抗；按工頻電流求得的接地阻抗稱為工頻接地阻抗。一般未經(jīng)特別說(shuō)明的均指工頻接地阻抗。
[0005]大型變電站、電廠的接地網(wǎng)接地阻抗較小，性能良好的接地網(wǎng)一般都在0.5 Ω以下。假設(shè)一個(gè)大型地網(wǎng)接地阻抗按0.5 Ω計(jì)算，對(duì)該地網(wǎng)注入IA的電流，則其相對(duì)遠(yuǎn)方電位零點(diǎn)的電位升為0.5V?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量接地阻抗也是這個(gè)原理，對(duì)地網(wǎng)注入電流I，測(cè)量地網(wǎng)的電位升U,計(jì)算得到接地阻抗Z = U/I。
[0006]由于變電站、電廠環(huán)境中存在很強(qiáng)的50Hz干擾，最大可達(dá)數(shù)十伏。所以現(xiàn)場(chǎng)微弱的測(cè)試信號(hào)往往因干擾強(qiáng)烈而帶來(lái)很大的誤差甚至無(wú)法測(cè)量。目前常用的接地阻抗測(cè)量?jī)x從測(cè)量原理上來(lái)說(shuō)，分為如下幾種:
[0007](I)直流小電流測(cè)試法:測(cè)試電流為mA級(jí)的直流電流。該方法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小，成本低，技術(shù)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是從原理來(lái)說(shuō)測(cè)得是直流電阻，而非阻抗。且測(cè)試電流很小，數(shù)據(jù)容易受到干擾而出現(xiàn)很大的偏差。
[0008](2)高頻交流小電流測(cè)試法:儀器輸出IOOHz以上的交流小電流進(jìn)行測(cè)量。該方法優(yōu)點(diǎn)同直流小電流測(cè)試法。缺點(diǎn)是與50Hz工頻阻抗等效性不夠好，強(qiáng)干擾下數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
[0009](3)工頻大電流法:利用大容量調(diào)壓器和隔離變壓器，對(duì)地網(wǎng)注入50A以上的大電流，使得地網(wǎng)的電位變化足夠明顯。該方法優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試電流較大，電位變化較明顯便于測(cè)量。缺點(diǎn)是測(cè)試電流與現(xiàn)場(chǎng)的50Hz干擾同頻，測(cè)試信號(hào)與干擾信號(hào)無(wú)法分離。
[0010](4)異頻小電流法:異頻小電流法采用變頻技術(shù)，對(duì)地網(wǎng)注入I?5A異頻小電流，然后采用基于硬件電路的濾波技術(shù)，濾除部分50Hz干擾。該方法大大提高了測(cè)量準(zhǔn)確性和抗干擾能力，逐步成為大型地網(wǎng)測(cè)試的主要裝備。
[0011]但異頻小電流法在測(cè)試一些大型、超大型地網(wǎng)時(shí)，一方面由于地網(wǎng)本身的接地阻抗較小，注入I?5A電流時(shí)，所引起的電位升僅為0.1?2V左右，另一方面現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)烈的50Hz干擾可達(dá)數(shù)十伏；而儀器的抗干擾能力不足在如此低的信噪比下準(zhǔn)確測(cè)量。所以在針對(duì)干擾較強(qiáng)的大型地網(wǎng)時(shí)，該方法仍然存在一定的不足。
[0012]綜合以上幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提出了一種新型的地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，其采用新型的變頻控制技術(shù)和算法，可以在體積重量較輕滿足現(xiàn)場(chǎng)人力搬運(yùn)的前提下，輸出5?50A變頻大電流,輸出功率可達(dá)到20KW或更大，大大提高信噪比；可達(dá)到在強(qiáng)烈干擾下，準(zhǔn)確測(cè)量接地阻抗很小的大型地網(wǎng)的目的。
[0013]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用模塊化設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)用了將儀器的各個(gè)功能分解為各個(gè)相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的模塊，由中央處理單元來(lái)控制協(xié)調(diào)各模塊之間的功能和輸入輸出。本實(shí)用新型并未采用以往常用的晶體管線性放大的正弦波變頻技術(shù)方案，而是采用輸出功率密度大的IGBT作為逆變功率單元，同時(shí)采用了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，輸出波形負(fù)反饋技術(shù)，算法智能快速補(bǔ)償?shù)刃录夹g(shù)，使得成套系統(tǒng)達(dá)到了在較小的體積重量?jī)?nèi)，達(dá)到輸出純正正弦波的目的。
[0014]以往要獲得正弦波變頻信號(hào)，一般都采用晶體管線性放大方式，該方式轉(zhuǎn)化的效率較低，且體積和重量較大，所以適合工程現(xiàn)場(chǎng)人力搬運(yùn)的設(shè)備一般輸出功率較小，無(wú)法輸出很大的測(cè)試電流。本實(shí)用新型采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為功率器件。IGBT是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，可在很小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)大功率逆變。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0015]本實(shí)用新型提供一種地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，目的在于克服目前現(xiàn)有技術(shù)中的不足，設(shè)計(jì)一種大功率的地網(wǎng)測(cè)量專用的變頻信號(hào)源。該變頻信號(hào)源采用了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，輸出波形負(fù)反饋技術(shù)，算法智能快速補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，在測(cè)量大型地網(wǎng)時(shí)可產(chǎn)生5-50A的變頻大電流，在保持人力搬運(yùn)便攜性能的前提下(60Kg以下)，輸出功率可達(dá)20KW，同時(shí)輸出波形為純正正弦波，波形畸變率小于2%，大大提高了大型地網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的信噪比和準(zhǔn)確度。
[0016]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，包括電源輸入端子、緩啟動(dòng)電路、整流濾波單元、逆變單元、隔離變壓器、驅(qū)動(dòng)保護(hù)單元、電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元、電壓采樣及負(fù)反饋單元、輸出電壓調(diào)節(jié)單元、輸出頻率調(diào)節(jié)單元、中央處理單元、參數(shù)顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、報(bào)警及復(fù)位單元、變頻輸出端子
坐寸ο
[0017]電源輸入端子連到緩啟動(dòng)電路，緩啟動(dòng)電路由一個(gè)交流接觸器和一組大功率充電電阻組成。上電后，先經(jīng)過(guò)充電電阻限流，給后面的整流濾波電路中的大電容充電，經(jīng)過(guò)數(shù)十秒后電容接近充滿，此時(shí)由中央處理單元或延時(shí)繼電器控制交流接觸器閉合，充電電阻退出工作。這樣的目的是為了避免開(kāi)機(jī)時(shí)的沖擊大電流。
[0018]緩啟動(dòng)電路后端連著整流濾波單元，整流濾波單元由整流橋高壓電解電容組成，其作用是將交流電流轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)的直流電流。輸出到逆變單元。
[0019]逆變單元是由大功率IGBT組成的全橋逆變電路，其輸出由驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元控制。IGBT輸出具有功率大、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，單只IGBT電壓電流可達(dá)1200V，1000A以上，由此可大大減小逆變單元體積和重量。但以往IGBT逆變一般采用高頻硬開(kāi)關(guān)方式驅(qū)動(dòng)，其輸出為調(diào)制方波，且?guī)в泻艽蟮母哳l干擾，無(wú)法輸出純正的正弦波。本實(shí)用新型采用了諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，基本消除了 IGBT開(kāi)關(guān)帶來(lái)的高頻干擾EMI影響。IGBT的后端加電感和電容組成一個(gè)低通濾波器，可進(jìn)一步平滑波形，達(dá)到輸出光滑正弦波的目的。
[0020]電流互感器穿在變頻輸出端子之前，電流互感器的輸出連到電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元，電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元的輸出分別連到中央處理單元、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元。電壓采樣及負(fù)反饋單元的輸入連到變頻輸出端子，輸出連到中央處理單元。
[0021]中央處理單元還連著輸出電壓調(diào)節(jié)單元、輸出頻率調(diào)節(jié)單元、參數(shù)顯示單元、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。
[0022]驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元還連著報(bào)警及復(fù)位單元。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)輸出功率大，可以達(dá)到20KW或更大功率，現(xiàn)場(chǎng)可產(chǎn)生數(shù)十安大電流；(2)體積小,重量輕；(3)效率高；(4)輸出波形質(zhì)量好，為純正正弦波。(5)功率器件裕度大，可靠性高。本實(shí)用新型可大大提高強(qiáng)干擾下大型地網(wǎng)接地阻抗時(shí)的信噪比和測(cè)量準(zhǔn)確度。
[0024]本實(shí)用新型在電氣測(cè)量領(lǐng)域，特別是在強(qiáng)干擾背景下的大型地網(wǎng)測(cè)量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面用最佳的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0027]如圖1所示，一種地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，目的在于克服目前現(xiàn)有技術(shù)中的不足，設(shè)計(jì)出一種能輸出變頻大電流的大功率變頻信號(hào)源。該信號(hào)源采用IGBT作為逆變核心功率器件，同時(shí)采用了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，輸出波形負(fù)反饋技術(shù)，算法智能快速補(bǔ)償?shù)刃录夹g(shù)，使得成套系統(tǒng)達(dá)到了在較小的體積重量?jī)?nèi)，達(dá)到輸出純正變頻正弦波的目的。
[0028]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，包括電源輸入端子、緩啟動(dòng)電路、整流濾波單元、逆變單元、隔離變壓器、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元、電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元、電壓采樣及負(fù)反饋單元、輸出電壓調(diào)節(jié)單元、輸出頻率調(diào)節(jié)單元、中央處理單元、參數(shù)顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、報(bào)警及復(fù)位單元、變頻輸出端子等。
[0029]電源輸入端子連到緩啟動(dòng)電路，緩啟動(dòng)電路由一個(gè)交流接觸器和一組大功率充電電阻組成。上電后，先經(jīng)過(guò)充電電阻限流，給后面的整流濾波電路中的大電容充電，經(jīng)過(guò)數(shù)十秒后電容接近充滿，此時(shí)由中央處理單元或延時(shí)繼電器控制交流接觸器閉合，充電電阻退出工作。這樣的目的是為了避免開(kāi)機(jī)時(shí)的沖擊大電流。
[0030]緩啟動(dòng)電路后端連著整流濾波單元，整流濾波單元由整流橋高壓電解電容組成，其作用是將交流電流轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)的直流電流。輸出到逆變單元。
[0031]逆變單元是由大功率IGBT組成的全橋逆變電路，其輸出由驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元控制。IGBT輸出具有功率大、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，單只IGBT電壓電流可達(dá)1200V，1000A以上，由此可大大減小逆變單元體積和重量。但以往IGBT逆變一般采用高頻硬開(kāi)關(guān)方式驅(qū)動(dòng)，其輸出為調(diào)制方波，且?guī)в泻艽蟮母哳l干擾，無(wú)法輸出純正的正弦波。本實(shí)用新型采用了諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，基本消除了 IGBT開(kāi)關(guān)帶來(lái)的高頻干擾EMI影響。IGBT的后端加電感和電容組成一個(gè)低通濾波器，可進(jìn)一步平滑波形，達(dá)到輸出光滑正弦波的目的。
[0032]由于地網(wǎng)測(cè)量時(shí)，變頻信號(hào)源的一端需要接地，所以逆變單元輸出后還需要接隔離變壓器。隔離變壓器的輸出連到變頻輸出端子。
[0033]電流互感器穿在變頻輸出端子之前，電流互感器的輸出連到電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元，電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元的輸出一端驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路，另一端連到中央處理單元。正常工作時(shí)，電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元采集輸出電流數(shù)據(jù)，反饋給中央處理單元，中央處理單元處理后可得出當(dāng)前的輸出電流大小和波形畸變率數(shù)據(jù)。當(dāng)輸出電流超過(guò)設(shè)定的保護(hù)值時(shí)，電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元可以快速發(fā)出保護(hù)信號(hào)，通知驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元，快速關(guān)閉IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)，保護(hù)模塊不受損壞，該部分功能完全由硬件實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)時(shí)間可達(dá)uS級(jí)。
[0034]驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元主要功能是將中央處理單元送過(guò)來(lái)的控制信號(hào)進(jìn)行放大，對(duì)IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，同時(shí)還起到在發(fā)生故障時(shí)快速切斷輸出保護(hù)功率器件的作用。該單元驅(qū)動(dòng)部分使用了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元還連著報(bào)警及復(fù)位單元，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元控制報(bào)警及復(fù)位單元發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。當(dāng)故障排除后，報(bào)警及復(fù)位單元可手動(dòng)進(jìn)行復(fù)位，重新允許系統(tǒng)輸出。
[0035]電壓采樣及負(fù)反饋單元輸入端連著變頻輸出端子，實(shí)時(shí)采樣輸出的電壓波形。該單元將采樣到的電壓波形數(shù)字化后，送入中央處理單元，中央處理單元運(yùn)算出當(dāng)前的電壓波形與標(biāo)準(zhǔn)正弦波的偏差，在輸出下一個(gè)周期的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)做反向微調(diào)，即負(fù)反饋。由于地網(wǎng)測(cè)量時(shí)，輸出負(fù)載不是快速變化的，屬于穩(wěn)定負(fù)載，所以負(fù)反饋技術(shù)保證了成套系統(tǒng)可輸出很好的正弦波。
[0036]中央處理單元還連著頻率控制單元，電壓控制單元，可由用戶操作，控制輸出電壓和頻率。
[0037]中央處理單元還連著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和參數(shù)顯示單元。
[0038]本實(shí)用新型主要使用了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，輸出波形負(fù)反饋技術(shù)，算法智能快速補(bǔ)償技術(shù)，達(dá)到了在較小體積重量下輸出大功率變頻正弦波的目的。其中軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是應(yīng)用諧振的原理，使IGBT中的電流(或電壓)按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化。當(dāng)電流自然過(guò)零時(shí)，使器件關(guān)斷(或電壓為零時(shí)，使器件開(kāi)通)，從而減少開(kāi)關(guān)損耗。它不僅可以解決硬開(kāi)關(guān)變換器中的硬開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題、容性開(kāi)通問(wèn)題、感性關(guān)斷問(wèn)題及二極管反向恢復(fù)問(wèn)題，而且還能解決由硬開(kāi)關(guān)引起的EMI等問(wèn)題。軟開(kāi)關(guān)變換器在電路中并聯(lián)或串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，勢(shì)必產(chǎn)生諧振損耗，并使電路受到固有問(wèn)題的影響。為此，人們?cè)谥C振技術(shù)和無(wú)損耗緩沖電路的基礎(chǔ)上提出了組合軟開(kāi)關(guān)功率變換器的理論。組合軟開(kāi)關(guān)技術(shù)結(jié)合了無(wú)損耗吸收技術(shù)與諧振式零電壓技術(shù)、零電流技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，其基本原理是通過(guò)輔助管實(shí)現(xiàn)部分主管的零電流關(guān)斷或零電壓開(kāi)通，主管的其余軟開(kāi)關(guān)則是由無(wú)損耗吸收網(wǎng)絡(luò)來(lái)加以實(shí)現(xiàn)，吸收能量恢復(fù)電路被ZCT、ZVT諧振電路所取代，輔助管的軟開(kāi)關(guān)則是由無(wú)損耗吸收網(wǎng)絡(luò)或管電壓、電流自然過(guò)零來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。換言之，即電路中既可以存在零電壓開(kāi)通，也可以存在零電流關(guān)斷，同時(shí)既可以包含零電流開(kāi)通，也可以包含零電壓關(guān)斷，是這四種狀態(tài)的任意組合。這樣基本可消除傳統(tǒng)硬開(kāi)關(guān)帶來(lái)的高頻EMI干擾。
[0039]本實(shí)用新型的另一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新是應(yīng)用了輸出波形負(fù)反饋和算法智能快速補(bǔ)償技術(shù)。以往變頻信號(hào)源大多是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)，其后端的輸出波形質(zhì)量，由前端電路參數(shù)決定。而在大型接地網(wǎng)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，由于存在很強(qiáng)的電磁干擾，這種控制結(jié)構(gòu)使得輸出波形容易發(fā)生畸變，難以保證輸出質(zhì)量。本實(shí)用新型采用電壓負(fù)反饋技術(shù)，實(shí)時(shí)采樣輸出波形，進(jìn)行高速數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入中央處理單元，中央處理快速運(yùn)算出當(dāng)前波形與理想正弦波的差異，然后在生成下一個(gè)周期的正弦波控制信號(hào)時(shí)予以反向補(bǔ)償，這樣可確保最終的輸出波形為高質(zhì)量的正弦波。該功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于中央處理單元快速的運(yùn)算能力和先進(jìn)合理的軟件算法。
[0040]本實(shí)用新型采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將儀器各個(gè)功能分解一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的模塊。在集成化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，零部件的功能與產(chǎn)品功能是多對(duì)多的關(guān)系，這樣導(dǎo)致某個(gè)零部件的設(shè)計(jì)更改會(huì)影響到產(chǎn)品的多個(gè)功能，也就會(huì)導(dǎo)致不確定范圍的零部件的修改，同樣為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某項(xiàng)功能改善，也會(huì)導(dǎo)致很多零部件的修改。而在模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，零部件的功能與產(chǎn)品功能是一對(duì)一的關(guān)系，這樣對(duì)于零部件的更改和產(chǎn)品功能的改善不會(huì)造成其他零部件和功能的調(diào)整，也就是將產(chǎn)品的功能抽象與產(chǎn)品零部件的具體實(shí)現(xiàn)分離，模塊自身的單獨(dú)改變不會(huì)影響其他模塊。這樣的設(shè)計(jì)可以充分利用已有的成熟經(jīng)驗(yàn)，模塊和知識(shí)的重用可以大大降低設(shè)計(jì)成本，縮短了研發(fā)周期，保證了產(chǎn)品功能的順利實(shí)現(xiàn)和可靠性。
[0041]本實(shí)用新型的緩啟動(dòng)電路由一個(gè)大功率充電電阻和大電流交流接觸器構(gòu)成，其中充電電阻并聯(lián)在接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)的兩端。儀器上電后，首先經(jīng)過(guò)充電電阻，對(duì)后端的整流電路限流充電，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，后端的整流電路直流電壓接近充滿，由中央處理單元發(fā)出指令，控制接觸器閉合，充電電阻退出工作。緩啟動(dòng)電路的目的是為了避免上電時(shí)大電流，避免對(duì)供電電源和儀器內(nèi)部元件的沖擊。整理濾波單元有整流橋和大容量的電解電容構(gòu)成，將交流電源整流濾波成平滑的直流。后端的逆變單元核心為IGBT或IPM模塊，由CPU控制，將整流逆變?yōu)殡妷汉皖l率可控的變頻交流信號(hào)。后端加上濾波電路，將輸出變?yōu)楣饣淖冾l正弦波信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)變壓器隔離輸出的變頻輸出端子。
[0042]電壓采樣及負(fù)反饋單元由電壓測(cè)量端子，量程自動(dòng)切換電路，隔離放大電路和AD轉(zhuǎn)化模塊組成，變頻輸出端子的電壓信號(hào)接到電壓測(cè)量端子進(jìn)入量程切換電路，電壓自動(dòng)量程切換電路由多個(gè)不同阻值的電阻串聯(lián)而成，在不同的位置分出數(shù)個(gè)量程，分別對(duì)應(yīng)2V，20V，200V，800V量程，或其它電壓量程檔位。量程切換電路輸出接到隔離放大電路，隔離放大電路輸出經(jīng)AD轉(zhuǎn)化后成為數(shù)字信號(hào)，送到中央處理單元，由中央處理單元進(jìn)行分析處理。
[0043]電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元由電流互感器，量程自動(dòng)切換電路，隔離放大電路和AD轉(zhuǎn)化模塊組成，電流互感器獲得的電流信號(hào)進(jìn)入量程切換電路，量程切換由多個(gè)不同阻值的電阻串聯(lián)而成，在不同的位置分出4個(gè)量程，分別對(duì)應(yīng)200mA，2A，20A, 200A量程，或其它電壓量程檔位。量程切換電路接到隔離放大電路，隔離放大電路輸出經(jīng)AD轉(zhuǎn)化后成為數(shù)字信號(hào)，送到中央處理單元，由中央處理單元進(jìn)行分析處理。
[0044]上述的中央處理單元一般是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門(mén)的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊指令，可以用來(lái)快速地實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)處理算法。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的要求，CPU—般具有如下的一些主要特點(diǎn):(1)在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法。(2)程序和數(shù)據(jù)空間分開(kāi)，可以同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)。(3)片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問(wèn)。(4)具有低開(kāi)銷或無(wú)開(kāi)銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持。(5)快速的中斷處理和硬件I/O支持。(6)具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器。(7)可以并行執(zhí)行多個(gè)操作。(8)支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。
[0045]最后應(yīng)說(shuō)明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，包括電源輸入端子、緩啟動(dòng)電路、整流濾波單元、逆變單元、隔離變壓器、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元、電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元、電壓采樣及負(fù)反饋單元、輸出電壓調(diào)節(jié)單元、輸出頻率調(diào)節(jié)單元、中央處理單元、參數(shù)顯示單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、報(bào)警及復(fù)位單元、變頻輸出端子，其特征在于， 電源輸入端子經(jīng)過(guò)緩啟動(dòng)電路后連到整流濾波單元，整流濾波單元輸出連到逆變單元，逆變單元輸出連到隔離變壓器，隔離變壓器輸出連到變頻輸出端子，逆變單元同時(shí)連著驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元； 電流互感器穿在變頻輸出端子之前，電流互感器的輸出連到電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元，電流采樣及過(guò)流保護(hù)單元的輸出分別連到中央處理單元、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元，電壓采樣及負(fù)反饋單元的輸入連到變頻輸出端子，輸出連到中央處理單元； 中央處理單元還連著輸出電壓調(diào)節(jié)單元、輸出頻率調(diào)節(jié)單元、參數(shù)顯示單元、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元； 驅(qū)動(dòng)及保護(hù)單元還連著報(bào)警及復(fù)位單元。
2.如權(quán)利要求1所述地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，其特征在于，該變頻信號(hào)源的逆變單元采用IGBT或IPM模塊。
3.如權(quán)利要求1所述地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，其特征在于，該變頻信號(hào)源輸出為40-70HZ純正正弦波，波形畸變率小于2%。
4.如權(quán)利要求1所述地網(wǎng)測(cè)量專用的大功率變頻信號(hào)源，其特征在于，該變頻信號(hào)源含報(bào)警及復(fù)位單元，當(dāng)發(fā)生過(guò)流，過(guò)壓、過(guò)熱故障時(shí)，報(bào)警及復(fù)位單元會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)在排除故障后可復(fù)位恢復(fù)輸出。
【文檔編號(hào)】H02M5/40GK203519675SQ201320257413
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月13日
【發(fā)明者】李謙, 王東燁, 肖磊石, 邵健康 申請(qǐng)人:上海大帆電氣設(shè)備有限公司, 廣東電網(wǎng)公司電力科技研究院