[发明专利]畸变电网信号模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种畸变电网信号模拟装置，具体地说，涉及一种能够模拟单相、三相甚至多相的畸变电网电压和电流的多通道弱电信号源装置。

背景技术

研究电网畸变时的锁相技术、测频技术以及功率计量等问题时，需要能够模拟电网电压和电流的稳态和动态畸变的信号源。所谓稳态畸变，是指基波和各次谐波的幅值、相位和频率不发生变化；所谓动态畸变，是指基波和各次谐波的幅值、相位和频率动态地变化。现有的各种电力系统继电保护测试仪仅能够模拟稳态的畸变信号，各种信号发生器虽然有的能够输出任意波形，但是，一台信号发生器的输出的通道一般为两个，很难实现多路瞬态畸变信号的输出，多台信号发生器组合在一起，又会出现信号之间不同步的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有电网畸变信号模拟装置存在的上述问题，提供了一种基于PWM技术的模拟各种复杂电网信号的模拟装置。

本发明的技术方案为：一种电网畸变信号的模拟装置，该装置包括上位机单元、信号产生单元、调制单元和滤波单元，其中，上位机单元与信号产生单元通信，实时传递基波和各次谐波的幅值、频率和相位等参数，信号产生单元根据所需产生的畸变电网电压和电流信号的要求，按照公式产生一路电网畸变模拟信号，其它路信号也可根据此公式代入相应的参数后产生。其中，A_i为基波幅值，A_i为第i次谐波幅值，ω₁为基波信号的角频率，θ₁为基波信号的初相位，ω_i为第i次谐波的角频率，θ_i为第i次谐波的初相位。将信号产生单元产生的畸变电网信号输出到调制单元，调制单元完成模拟信号的PWM调制，输出PWM波至滤波单元，滤波单元滤除PWM波形中的高频谐波成分，得到所需要的模拟畸变电网电压和电流信号。

本发明的有益效果为：(1)本发明畸变电网信号模拟装置不仅能够模拟电网和电流信号稳态畸变，而且能够模拟它们的动态畸变；(2)本发明可以根据实际需要输出多路电压和电流的畸变模拟信号，并具有可扩展性，扩展的多路信号之间保持同步，而现有的信号发生器和电力系统继电保护测试仪无法做到这一点；(3)本发明系统组成和原理简单，成本低；(4)本发明输出信号的接口是弱电信号，同信号源一样，无须经过传感器和比例放大电路，直接可以接到信号采集和处理系统进行分析和处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为Matlab/simulink仿真得到的标准模拟的畸变电网信号示意图。

图3为利用示波器观测得到的本发明模拟的畸变电网信号示意图。

图4为本发明得到的一相畸变模拟信号FFT分析结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种畸变电网信号模拟装置，该装置包括上位机单元1、信号产生单元2、调制单元3和滤波单元4，其中，上位机单元1与信号产生单元2通信，实时传递信号基波频率、基波和各次谐波的幅值和相位偏移参数，信号产生单元2根据所需要产生的畸变电网电压和电流信号要求，在基波基础上叠加相应次数的谐波信号，按照公式(1)编写频率、相位和幅值突变程序，获得所需的模拟畸变电网信号，输入至调制单元3，调制单元3完成模拟信号的PWM调制，输出畸变电网PWM波形至滤波单元4，滤波单元4滤除PWM波形中的高频谐波成分，得到所需要的三相模拟畸变电网信号。