一种谐波功放电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了谐波功放电源，录波器采集电网的电压、电流谐波信号；电压信号比较电路的第一输入端与录波器的电流录波信号输出端连接，电压信号比较电路的输出端通过电压信号功放电路连接变压电路，电压幅值采样电路的输入端连接变压电路的输出端，电压幅值采样电路的输出端连接电压信号比较电路的第二输入端；电流处理电路与电压处理电路相同。本实用新型保证输出稳定的电流、电压，能够使电力公司模拟电网现场输出电压、电流波形，对仿真电网信号进行模拟实验、课题研究等。
【专利说明】—种谐波功放电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电网、电测、电能计量行业、用电设备等电力行业的电源装置，尤其涉及一种谐波功放电源。
【背景技术】
[0002]目前，近几年，随着电子技术的快速发展，各种电力、电子装置在电力系统、工业、交通、家庭、学校等中的应用日益广泛，电力单元的需求急剧增加，电力负荷也随之加重，特别是冲击性和非线性负荷容量的不断增长，使得电网发生波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡、电网谐波信号污染等电能质量问题。电能质量问题直接影响高灵敏度负荷，也影响节能减排，危机电力系统的安全经济运行，于是电能质量越来越受到重视。如何对电能质量问题进行分析、实验以及解决电能质量问题日益迫切，目前出现了很多电能质量监测装置，但关于它的校准装置的发展相对滞后，还没有成熟稳定的专门校准设备。对电网电能量信号研究和分析是研究电能质量监测装置的关键环节，如何对电网信号进行实时分析和研究也是目前亟待解决的问题。常规的电源装置不能通过录波器反映现场情况，根据现场复杂的信号状况，目前尚未有谐波电源进行现场电网电能量模拟测试。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种谐波功放电源，能够使复杂电网信号在现，对仿真电网信号进行模拟实验、课题研究。
[0004]本实用新型采用下述技术方案:一种谐波功放电源，包括电压信号比较电路、电压信号功放电路、变压电路和电压幅值采样电路，还包括有电流信号比较电路、电流信号功放电路、变流电路和电流幅值采样电路，录波器采集电网的电压、电流谐波信号；所述的电压信号比较电路的第一输入端与录波器的电流录波信号输出端连接，电压信号比较电路的输出端通过电压信号功放电路连接变压电路，所述的电压幅值采样电路的输入端连接变压电路的输出端，电压幅值采样电路的输出端连接电压信号比较电路的第二输入端，所述的变压电路的输出端即为电源的输出电压；所述的电流信号比较电路的第一输入端与录波器的电流录波信号输出端连接，电流信号比较电路的输出端通过电流信号功放电路连接变流电路，所述的电流幅值采样电路的输入端连接变流电路的输出端，电流幅值采样电路的输出端连接电流信号比较电路的第二输入端，所述的变流电路的输出端即为电源的输出电流。
[0005]所述的电压信号功放电路与变压电路之间还连接有用于保护电压信号功放电路输出信号的输出保护电路。
[0006]所述的电流信号功放电路与变流电路之间还连接有用于保护电流信号功放电路的输出信号的保护电路。
[0007]所述的变压电路的铁芯采用微晶磁芯。
[0008]所述的变流电路的铁芯采用微晶磁芯。
[0009]所述的电流信号功放电路和电压信号放大信号均采用D类功率放大器。[0010]本实用新型提供一种使复杂电网信号在现的谐波电源装置，保证输出稳定的电流、电压，能够使电力公司模拟电网现场输出电压、电流波形，对仿真电网信号进行模拟实验、课题研究等。本电源能通过录波器进行现场电流、电压、波形的再现，通过再现的信号，能准确掌握现场状况。电源与录波器配合完成对电网运行状态的在现，在实验室环境下对电能表及计量装置的运行状态及可靠性影响量进行评价和分析，能进一步提高电网的可靠性，技术先进，使用方便。本电源能使电能表按照17215国标要求进行奇次谐波，偶次谐波，次谐波等谐波实验。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的电压信号原理框图；
[0012]图2为本实用新型的电流信号原理框图；
[0013]图3为本实用新型的使用连接图；
[0014]图4为本实用新型中输出保护电路的原理图。
【具体实施方式】
[0015]本实用新型公开了一种谐波功放电源，包括电压信号处理电路和电流信号处理电路，如图1所示，电压信号处理电路包括电压信号比较电路、电压信号功放电路、变压电路和电压幅值采样电路，；所述的电压信号比较电路的第一输入端与录波器的电流录波信号输出端连接，电压信号比较电路的输出端通过电压信号功放电路连接变压电路，所述的电压幅值采样电路的输入端连接变压电路的输出端，电压幅值采样电路的输出端连接电压信号比较电路的第二输入端，所述的变压电路的输出端即为电源的输出电压。所述的电压信号功放电路与变压电路之间还连接有用于保护电压信号功放电路的输出信号的保护电路。
[0016]如图2所示，电流信号处理电路包括有电流信号比较电路、电流信号功放电路、变流电路和电流幅值采样电路，所述的电流信号比较电路的第一输入端与录波器的电流录波信号输出端连接，电流信号比较电路的输出端通过电流信号功放电路连接变流电路，所述的电流幅值采样电路的输入端连接变流电路的输出端，电流幅值采样电路的输出端连接电流信号比较电路的第二输入端，所述的变流电路的输出端即为电源的输流电压。所述的电流信号功放电路与变流电路之间还连接有用于保护电流信号功放电路的输出信号的保护电路。
[0017]其中所述的电压、电流信号比较电路的作用是将输出端的电压、电流采样信号与录波器输入端的电压、电流信号进行比较，产生一个幅度适合功放输入的电压信号；当输出端的电压小于要求值的时候，该电路不起作用，当输出端的输出达到或超过要求值时，该电路将减小输出信号的幅值，使输出端的电压、电流值稳定在要求的范围内。
[0018]其中所述的电压、电流功放电路的作用是将输入的电压、电流信号进行功率放大，使其有足够的功率能够驱动电能表正常工作。在功放电路的输入端采用差分信号方式输入，使后级功放电路更容易处理。该功放电路采用了 D类功率放大器，能够有效的提高电源的输出效率，减小电源的体积和重量。且由于采用了集成D类功率放大器，因此供电电源采用了开关电源，进一步增加了电源的整体效率并进一步减少了电源的体积和重量。通过提高放大器的工作频率到400KHz可进一步减少功放输出滤波电路的体积；提高D类功率放大器的频率还可以提高D类功率放大器的输出频率的上限，使电源能够进一步准确的还原电网的实际状态。功放电路的散热方式采用风冷方式进行散热；散热风扇采用温控电路进行控制；平常功放温度低时风扇的供电电压为标准供电电压的一半，可减小风扇的噪声；当功放温度达到100度时风扇全速工作，可快速的将功放温度降低。
[0019]集成D类功率放大器采用的低电压大电流的方式输出，在应用到该电源时会出现输出负载与原芯片设计的负载不匹配的现象(该电源的功放负载是变压电路和变流电路)，造成容易损坏输出级电路的问题。因此通过保护电路对该电源功放电路的输出级进行保护，电压输出保护电路和电流输出保护电路相同，保护电路采用的是常用的二极管和电容电阻的组合电路，如图4所示，集成D类功率放大器的第一输出端(OUTl)连接第一快恢复二极管Dl的正极和第二快恢复二极管D2的负极，第一快恢复二极管Dl的负极连接电源VDD，第二快恢复二极管D2的正极接地GND ;电容Cl与第二快恢复二极管D2并联，电容C2与电阻Rl形成的串联支路与快恢复二极管并联；集成D类功率放大器的第二输出端(0UT2)连接的保护电路(由D3、D4、C3、C4、R2构成)与第一输出端(OUTI)连接的保护电路相同，其中集成D类功率放大器的第一输出端(OUTI)与第二输出端(0UT2 )分别连接变压电路(变流电路)的两个输入端。使变压电路和变流电路产生的反向高压不至于损坏功放电路芯片的输出级电路。
[0020]所述的变压电路、变流电路的作用主要是将功放电路输出的放大过的电压、电流信号进行变换，使之满足驱动电能表的要求。因一般的变压电路使用的铁芯均为硅钢片，当工作频率提高时其硅钢片损耗会增加，使电源输出的电压、电流幅度下降，因此在该电源中使用的变压电路、变流电路的磁芯采用的是微晶磁芯，减小在高频时电源输出幅度降低的问题。
[0021]所述的输出幅值采样电路是对电源的输出电压、电流进行采样，判断电源的输出电压、电流是否达到要求的输出值，并将采样的信号输入到信号比较电路，用于判断是否需要对输入信号的幅度进行限幅，使电源的输出电压、电流稳定在要求的范围内。
[0022]如图3所示，本实用新型所述的谐波电源能够提供稳定的电流、电压，录波器采集电网电能信号，通过录波器对现场电力线路的用电情况实时录波，在实验室通过电源将现场电力线路的录波信号进行放大变成现场用电状态，使现场用电情况可以在实验室复现，通过标准表和被测表比对，能够在实验室对现场用电情况下的各种测量设备的研究，进行电量的可靠性、稳定性分析，对模拟电网的现场状态的运行状态及可靠性影响量进行评价和分析，完成现场评估，当然，本电源也可以用到其它电能计量场合。本电源还能使电能表按照17215国标要求进行奇次谐波，偶次谐波，次谐波等谐波实验。
【权利要求】
1.一种谐波功放电源，其特征在于:包括电压信号比较电路、电压信号功放电路、变压电路和电压幅值采样电路，还包括有电流信号比较电路、电流信号功放电路、变流电路和电流幅值采样电路，录波器采集电网的电压、电流谐波信号；所述的电压信号比较电路的第一输入端与录波器的电流录波信号输出端连接，电压信号比较电路的输出端通过电压信号功放电路连接变压电路，所述的电压幅值采样电路的输入端连接变压电路的输出端，电压幅值采样电路的输出端连接电压信号比较电路的第二输入端，所述的变压电路的输出端即为电源的输出电压；所述的电流信号比较电路的第一输入端与录波器的电流录波信号输出端连接，电流信号比较电路的输出端通过电流信号功放电路连接变流电路，所述的电流幅值采样电路的输入端连接变流电路的输出端，电流幅值采样电路的输出端连接电流信号比较电路的第二输入端，所述的变流电路的输出端即为电源的输出电流。
2.根据权利要求1所述的谐波功放电源，其特征在于:所述的电压信号功放电路与变压电路之间还连接有用于保护电压信号功放电路输出信号的输出保护电路。
3.根据权利要求1所述的谐波功放电源，其特征在于:所述的电流信号功放电路与变流电路之间还连接有用于保护电流信号功放电路的输出信号的保护电路。
4.根据权利要求2所述的谐波功放电源，其特征在于:所述的变压电路的铁芯采用微晶磁芯。
5.根据权利要求3所述的谐波功放电源，其特征在于:所述的变流电路的铁芯采用微晶磁芯。
6.根据权利要求1或4或5所述的谐波功放电源，其特征在于:所述的电流信号功放电路和电压信号放大信号均采用D类功率放大器。
【文档编号】G01R1/28GK203433010SQ201320537638
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】余义宙, 卢永华, 牛青坡, 李善生 申请人:郑州三晖电气股份有限公司