专利名称：数字式谐波电压因数测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字式谐波电压因数测试仪，属于电机测试技术领域。
由于谐波电压因数和波形畸变率定义不同，其主要区别之一是谐波电压因数减少了高次谐波的权重，两者的计算公式不同，难以找出一确定的函数来代表两者的转换关系，因此无法从波形畸变率推算出相应的谐波电压因数，所以度量方法的改变就意味着测量仪器的改变，必须研制新的仪器来满足新的标准要求。
经检索，仅发现俄罗斯90年代专利《测量电压谐波因数的数字化装置》(申请日1990年10月7日，1995年10月3日授权)，但不能体现IEC60034-1对谐波电压因数的测量。目前只能通过频谱分析仪测得各次谐波，再经过谐波电压因数公式计算出谐波电压因数值，还没有一台仪器直接实现对谐波电压因数的测量。
为了达到上述目的，本实用新型的发明构思是对工频电压谐波电压因数的直接测量以及对电压的谐波分量进行分析，并以LED显示测量。为此采用同步跟踪、A/D转换以及傅立叶变换，使测试仪测量快速、准确。其技术方案是将被测电压分压取样、经A/D转换，获得一波形周期的离散数字序列，并通过傅立叶变换计算出各次谐波，再根据谐波电压因数的定义计算出谐波电压因数值，并显示该数值。为了提高测量精度，采用同类同步跟踪技术，以确保采样周期与波形周期同步。
由于本实用新型实现了对工频电压谐波电压因数的直接测量以及对电压的谐波分量进行分析，并以LED显示测量结果。由于采用同步跟踪、A/D转换以及傅立叶变换等技术，测试精度高、速度快等特点，测试仪研制成功，适应了近年来修改并轨的相关国家标准和IEC标准对测量谐波电压因数的要求，解决了国内电机行业及相关单位的测试设备问题。
图2是本实用新型测试仪的电气线路原理图。
图1中，1为分压取样电路、2为同步跟踪电路、3为A/D转换电路、4为控制计算电路、5为显示电路、6为通讯接口电路。
图2中，用虚线框出来的功能电路1～6与图1中的编号相同。
参照图2，本实用新型测试仪的电气线路为如下各功能块，分压取样电路1，包括电阻R1、R2、R5～R12、电位器W1、光电隔离开关G1、放大器Y1A、Y1B；同步跟踪电路2，包括锁相器4046、计数器4520、电阻R16～R18、电容C14、C15、与非门7400；A/D转换电路3，包括AD1674、电阻R13、R14、电位器W2、W3、电容C7～C9；控制计算电路4，包括8155、8031、74LS373、2764、6116、电阻R15、电容C16、C12、晶振；显示电路5，包括LED、74LS138、MC14513；通讯接口电路6，包括MAX232、电容C17～C20。以上所述各部分电路的接配关系是分压取样电路1的输入端与被测电压相接，其输出端接A/D转换3的AD1674第20脚，再通过反向器和光电隔离开关接到同步跟踪2的锁相器4045的第14脚及AD1674的第3脚，同步跟踪2的输出与8031的P1.5晶逻辑计算后，分别接到AD1674的第5、6脚，A/D转换3的输出端接控制计算4的8155的PA，显示5的输入端接控制计算4的8155的PB，RS232通讯接口6的输入端接控制计算4的8031的第10、11脚。信号传递关系是被测交流电压经分压取样变成低电压，归一化后送入A/D转换，同时归一化的低电压信号经反向器和光电隔离开关送入同步跟踪完成频率的同步跟踪，将输出控制信号送入A/D转换，使A/D转换的采样周期始终与波形周期同步，A/D转换在控制计算和同步跟踪的控制下，将分压取样送入的低电压模拟信号转换数字信号，此信号经计算和傅立叶变换计算出各次谐波，并按HVF定义计算出HVF值并显示或经接口送到PC上。
以上为详细说明，其线路原理图的技术方案为本实用新型的较佳实施例。
权利要求1.一种数字式谐波电压因数测试仪，其特征在于该仪器包括如下电路，即分压取样电路(1)、同步跟踪电路(2)、A/D转换电路(3)、控制计算电路(4)、显示电路(5)、通讯接口电路(6)和电源电路(7)，上述电路之间接配关系是分压取样电路(1)的输入端与被测电压相接，其输出端分别与同步跟踪电路(2)及A/D转换电路(3)的输入端相接，分压取样电路将被测电压取样，经A/D转换，A/D转换电路受同步跟踪电路(2)和控制计算电路(4)控制，其输出端接控制计算电路(4)，显示电路(5)的输入端接控制计算电路(4)，通讯接口电路(6)的输入端接控制计算电路(4)，经A/D转换获得一波形周期的离散数字序列，并通过快速傅立叶变换计算出各次谐波，再计算出电压因数值并显示，电源电路(7)接各功能电路。
2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于所述的分压取样电路(1)包括电阻R1、R2、R5～R12、电位器W1、光电隔离开关G1、放大器Y1A、Y1B元器件；所述的同步跟踪电路(2)包括锁相器4046、计数器4520、电阻R16～R18、电容C14、C15、与非门7400；所述的A/D转换电路(3)包括AD1674、电阻R13、R14、电位器W2、W3、电容C7～C9；所述的控制计算电路(4)包括8155、8031、74LS373、2764、6116、电阻R15、电容C12、C16、晶振；所述的显示电路(5)包括LED、74LS138、MC14513；所述的接口电路(6)包括MAX232、C17～C20；上述电路的内部连接关系是分压取样电路(1)的输入端与被测电压相接，其输出端接A/D转换(3)的AD1674第20脚，再通过反向器和光电隔离开关接到同步跟踪(2)的锁相器4045的第14脚及AD1674的第3脚，同步跟踪(2)的输出端与8031的P1.5经逻辑计算后，分别接到AD1674的第5、6脚，A/D转换(3)的输出端接控制计算(4)的8155的PA，显示(5)的输入端接控制计算(4)的8155的PB，RS232通讯接口(6)的输入端接控制计算(4)的8031的第10、11脚。
专利摘要一种数字式谐波电压因数测试仪，属于电机测试技术领域。由于旋转电机有关国内国际标准的变化，对工频电压谐波电压因数及畸变率进行测量有要求，为此而研制的一种测试仪器。该仪器主要由分压取样、同步跟踪、A/D转换、控制计算、显示、RS232通讯接口及电源等电路组成，本实用新型的技术方案是将被测电压分压取样，经A/D转换，获得一波形周期的离散数字序列，将该序列通过快速傅立叶变换计算出各次谐波，再根据谐波电压因数的定义计算出谐波电压因数值，并显示该数值。该仪器是数字式，结构简单、操作简便、测量速度快捷。
文档编号G01R23/20GK2529263SQ01254118
公开日2003年1月1日 申请日期2001年10月11日 优先权日2001年10月11日
发明者马久旭, 王传军 申请人:上海电器科学研究所