[发明专利]一种三相交流电路阻抗测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种三相交流电路阻抗测试系统及方法，其系统包括扰动信号注入模块、信号处理模块、信号放大模块、信号检测模块、频率响应测量模块和阻抗计算模块；其方法包括步骤：一、产生扰动信号；二、将dq坐标系下的扰动信号转换为abc三相交流信号；三、对扰动信号进行放大后注入三相交流电路中；四、信号检测模块测量电源电压信号和端口响应信号，并对信号进行滤波调理；五、将端口响应信号从abc坐标系变换至dq坐标系下；六、得到频率响应；七、计算得到三相交流电路的阻抗。本发明设计新颖合理，能够方便、准确地测试三相交流阻抗，对于研究三相交流电路的稳定性分析具有重要意义，实用性强，推广应用价值高。

技术领域

本发明属于阻抗测试技术领域，具体涉及一种三相交流电路阻抗测试系统及方法。

背景技术

分布式供电系统具有可靠性高、易于实现模块化和便于维护等优点，越来越受到业界的推崇和欢迎，广泛应用于航天器、舰船、通讯基站以及大型计算机供电系统。在分布式供电系统中，各设备由不同的供应商独立设计，设计时仅仅保证自身的稳定运行，当级联成一个系统时，由于恒功率负载的负输入阻抗特性往往导致系统性能下降甚至出现系统不稳定现象。

阻抗稳定性判据广泛应用于直流系统中。在研究空间站电源系统时，Fred C.Lee教授针对直流系统阻抗稳定性分析做了大量的研究工作，提出了直流系统阻抗中测量的方法直流系统存在确定的直流工作点，可以直接测量端口阻抗，也可以利用商业化的测试设备来获得直流系统的端口特性，比如安捷伦公司的网络分析仪。对于交流系统，由于交流端口的电压、电流信号是时变的，因此不存在直流工作点，需要进行坐标变换，将三相静止坐标系变换至两相旋转坐标系，即需要在dq坐标系下测量交流系统的输入输出阻抗。坐标变换需要利用交流系统的旋转角度，旋转角度一般通过锁相环获得，但是扰动信号会影响锁相环的精度，进而影响测量的结果。另一方面，由于dq坐标系为虚拟坐标系，三相交流电路无法直接在该坐标系下进行信号分析以及后续的测试。

研究三相交流电路的稳定性离不开阻抗的测量，因此研究三相交流电路的阻抗的测试原理对于研究三相交流电路的稳定性分析具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便、能够方便准确地测试三相交流阻抗的三相交流电路阻抗测试系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种三相交流电路阻抗测试系统，包括依次连接的扰动信号注入模块、信号处理模块和信号放大模块，以及与信号处理模块的输入端连接的信号检测模块、与信号处理模块的输出端连接的频率响应测量模块和与频率响应测量模块连接的阻抗计算模块；所述扰动信号注入模块用于产生用于注入三相交流电路的dq坐标系下的扰动信号，并将扰动信号传输给频率响应测量模块和信号处理模块；所述信号处理模块用于将扰动信号注入模块输出的dq坐标系下的扰动信号转换为abc三相交流信号输出给信号放大模块，用于通过锁相环对信号检测模块测量的电源电压信号进行处理得到dq变换用到的相角θ的值，并用于采用dq变换将信号检测模块测量的端口响应信号从abc坐标系变换至dq坐标系下；所述信号放大模块用于对信号处理模块输出的扰动信号进行放大后注入三相交流电路中；所述信号检测模块用于测量电源电压信号和abc坐标系下的端口响应信号，并对信号进行滤波调理；所述频率响应测量模块用于通过dq坐标系下的扰动信号和端口响应信号得到相应的频率响应并输出给阻抗计算模块；所述阻抗计算模块用于计算得到三相交流电路的阻抗。

上述的一种三相交流电路阻抗测试系统，所述扰动信号注入模块和频率响应测量模块由网络分析仪构成。

上述的一种三相交流电路阻抗测试系统，所述信号处理模块包括FPGA板卡。

上述的一种三相交流电路阻抗测试系统，所述FPGA板卡为NI USB-7845R多功能数据采集卡。

上述的一种三相交流电路阻抗测试系统，所述信号放大模块包括功率放大器。