专利名称：用示波器观察各种工频信号的方法
技术领域：
本发明属于一种测试、观察电信号的方法，特别是观察各种工频(或倍频及分频)信号的方法。
在电气传动和供电等强电专业技术领域里，经常需要对各种工频信号进行观测。例如在由各种可控硅变流装置供电的电气传动系统的研制、调试、运行和维修工作中，经常需要对可控硅的触发脉冲、控制角及整流输出电压波形等进行观察并调准。现在最常用的观察方法是用通用型双踪示波器进行的，如
图1所示。图中的参照信号是工频电网某相的电压信号。被观测信号是某相可控硅的触发脉冲。x是两信号在X轴上相差的距离。设X轴上每毫米对应r度，则得被观测信号的相角a＝rx其中r是“标度系数”。
常规方法的缺点是(1)分辨能力低。在该方法中，参照信号的一个周期是360，一般屏幕X轴长度为100mm，因此标度系数r≥360/100＝3.6即分辨能力劣于3.6°(2)测量误差大。由于示波管聚焦能力有限，测量的参照点不是一个理想的几何点，而是一个占据3°-5°的模糊区，这将造成读数的误差。
(3)辨认困难。被观测信号所在的相别不同，往往要求不同相别的参照信号。这样，在观测过程中需要时常更换参照信号，不但费时，而且很容易出错。
(4)不安全。有时参照信号需要取自工频电网，稍不留神，可能导致安全事故。
本发明的目的就在于提供一种新的参照信号一定相脉冲信号。来取代常规方法中的工频正弦参照信号。
本发明的目的是这样实现的所提供的参照信号是一个脉冲序列，其函数表达式为X(t)=±Ση = o∞Σi = 1kXiP ［t- n/ f -( i -1)/kf ］]]>(1)式中t-时间;
x(t)-在t-n/f-(i-1)/kf＝0时幅度为xi的脉冲序列;
n＝0，1，2，3，……
k＝6，12，24，36，72时，其含义是脉冲间距依次是60°，30°，15°，10°，5°的电角度;
f-工频电网频率;
xi-在一个工频周期内出现是第i个脉冲幅度，其中至少有三个互不相等，也与其余的k-3个不相等，这三个脉冲对应的序号i相互差k/3;
p-时间的函数，定义如下p函数
以上e是一个决定脉冲宽度的常数，它满足e＜1/kf从(1)式可看出，它所定义的脉冲序列具有以下四个特征(一)、与电网电压同步;(二)、脉冲的重复频率为工频的k倍，即脉冲的间距相当于工频电角度360°/k;(三)、携带有充分的相别信息;(四)、有陡峭的边沿，用来作为参照点，清晰明确。
图2即是(1)式所表达的定相脉冲。在这里k＝12，故其脉冲间距为30°工频电角度，由图可见，依次递减的脉冲幅度为A、B、C，三相的脉冲加上了明确的相别标志，其余脉冲的相别可依次推出。各脉冲前沿的起点对应于电网中所标志相别的电压零点，用作观测的参照点。
用本发明观测信号，与常规方发相比有以下优点1、分辨能力高。如前所述，分辨能力等于r，定相信号频率越高，r越小，即分辨能力越高。当采用30°定相脉冲时，其重复频率为工频的12倍，所以r＝360/100×1/12＝0.3即分辨能力达0.3，比常规方法提高了一个数量级。又因参照点明确，可利用X轴扩展功能进一步提高分辨能力。
2、测量精度高。参照点明确，分辨能力高是测量精度的重要保证。
3、观测方便。本发明自身产生比较信号，又带有相别信息，不需外接，也不需调换，辨认快，不易出错。图3是已知信号的相别，测量其相角a的情况。图4是已知相角的情况下，辨认信号上各个部分所对应的相别。在设备检修过程中，利用相别信息可以迅速判定故障部位，以利排除。例如某可控硅整流装置输出电压波形如图4所示，叁照定相脉冲立即可以判定故障为+B相触发脉冲丢失。还可以用来检查电网的相序。若为顺相序，则定相脉冲上的顺序为A-B-C;若为反相序，则为C-B-A，明确直观。
4、使用安全。因定相信号上带有充分的相别信息，在任何情况下均不需要直接从电网上取比较信号，故安全可靠。
本发明的实施例由附图给出。
图5是30°定相脉冲发生器的电原理图。
图6是60°定相脉冲发生器的电原理图。
图7是60°定相脉冲图。
参见图3，图中T是三相变压器，提供三相同步源。为提高相位精度，在该变压器的二次侧接有RC网络，以补偿变压器的相移误差。三极管BG1～BG12接成六对差分电路，工作在开关状态。各三极管在导通时输出负脉冲。BG1、BG2输入A1B1线电压，故BG1输出脉冲对应于电网线电压+AB的零点，即输出+AB相的脉冲;BG2输出-AB相的脉冲。同理BG3～BG6分别输出+BC、-BC、+CA、-CA相脉冲。BG7、BG8输入A1相电压，故BG7输出脉冲对应于电网相电压+A相的零点，即输出+A相脉冲;BG8输出-A相脉冲。同理BG9～BG12分别输出+B、-B、+C、-C相脉冲。稳压管1WY、2WY、3WY分别把+A、+B、+C相脉冲的顶部截去不同的幅度，以形成三相相别标志。稳压管4WY对+AB、-AB、+BC、-BC、+CA、-CA六相脉冲截去相同的幅度。-A、-B、-C三相脉冲不截顶，故幅度最高。以上共12相脉冲组成图2所示的30°定相脉冲序列。为增加带负载的能力，脉冲序列经BG13、BG14两极射随器进行功率放大后输出至M1端，是负极性的脉冲。BG15接成反相器，输出至M2端的是正极性的脉冲。两种极性可根据实际需要选用。
图6是60°定相脉冲发生器电路图，输出60°定相脉冲，见图7。在这里k＝6。三极管BG1～BG6接成三对差分电路，BG1、BG2的输入端输入A1相电压，BG3、BG4的输入端输入B1相电压，BG5、BG6的输入端输入C1相电压，其工作原理与图5类似。
k值越小，分辨能力越低，故小于6的k值没有实用价值。若取更大的值，如k＝24，则得15°定相脉冲。15°及其以下的定相脉冲在一般情况下没有必要采用，而其发生电路又很复杂，故不实用。
实现本发明的最佳方案是，在通用示波器上增加一个定相脉冲发生电路单元，即图5、图6。示波器最好是双踪或多踪的。观测信号时，用其中的一踪显示定相脉冲，用其它踪显示被观测号，与定相脉冲相比较，即可完成对信号的观测。
权利要求
1.一种使用示波器观察各种工频(或倍频及分频)信号的方法，其特征是使用同步定相脉冲信号作为参照信号，其函数表达式为X(t)=±Ση = o∞Σi = 1kXiP ［t- n/ f -( i -1)/kf ］]]>(1)式中t---时间；X(t)-在t-n/f-(i-1)/kf=0时幅度为Xi的脉冲序列；n=0，1，2，3，……K=6，12，24，36，72时，其含义是脉冲间距依次是60°，30°，15°，10°，5°的电角度；f-工频电网频率；Xi-在一个工频周期内出现的第i个脉冲幅度，其中至少有三个互不相等，也与其余的K-3个不相等，这三个脉冲对应的序号i相互差K/3。P-时间的函数，定义如下P函数:
以上e是一个决定脉冲宽度的常数，它满足e＜1/Kf。
2.按权利要求1所述的方法，其特征是产生所述的30同步定相脉冲信号的电路连接关系是三相同步信号源是三相变压器T，在T的二次侧接有RC网络，三极管BG1～BG12接成六对差分电路，BG1、BG2的输入端输入A1B1线电压，BG3BG4的输入端输入B1C1线电压，BG5、BG6的输入端输入C1A1线电压，BG7BG8输入端输入A1的相电压，BG9BG10的输入端输入B1相电压，BG11、BG12的输入端输入C1相电压。
3.按权利要求1所述的方法，其特征是产生所述的60°同步定相脉冲信号的电路连接关系是三极管BG1～BG6接成三对差分电路，BG1、BG2的输入端输入A1相电压，BG3、BG4的输入端输入B1相电压，BG5、BG6的输入端输入C1相电压。
全文摘要
本发明属于一种观测各种工频(或倍频及分频)信号的新方法。主要应用于电气传动系统和强电专业领域。本发明的特点是用一个新的参照信号-同步定相脉冲信号取代现有方法中用的参信号。本发明与现有技术的区别是它同时具备以下四个特征(1)与工频信号同步；(2)携带有充分的相别新息；(3)重复频率为工频的若干倍频；(4)有明确清晰的参照点，而现有技术不同时具备这四个特征。
文档编号G01R29/18GK1043991SQ8910735
公开日1990年7月18日 申请日期1989年11月28日 优先权日1989年11月28日
发明者晁青山 申请人:晁青山