变压器变比测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种变压器变比测试仪，包括：三相数字变频电源：用于将交流电源变换成三相电源；继电器：用于控制三相数字变频电源的输出；信号调理电路：用于将待测变压器初次级电压信号分别进行调理，并送至主控CPU；外围接口与设备：包括USB接口、RS232接口、显示器、输入设备和打印机，用于实现数据的输入、传输、显示及打印操作；所述主控CPU内部集成A/D转换模块，用于将模拟信号转成主控CPU可以识别的数字信号；本实用新型提高了性能的同时反而降低了成本，同时也降低了故障产生的几率，避免了频繁维修带来的损失；提高测量的精度和测试速度。
【专利说明】变压器变比测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种变压器变比测试仪。
【背景技术】
[0002]现有的变压器变比测试仪测试往往比较单一，组别测试、变比测试往往是分开的而且测试结果中往往只包含电压比数据。电压比测量常用两种方法:双电压表法和变比电桥法。不论使用双电压表法或变比电桥法测量实验中均使用单相电源，这是因为用单相电源对一个铁芯柱施加电压，在该铁芯柱上的绕组的电压和匝数是成比例的。使用三相电源时，由于三相电压可能不对称，相电压和线电压的关系可能不等于V 3。因为电压比允许的偏差很小，因此可能得出不正确的结果。
[0003]随着当前变比测试仪器的长期使用，实验人员不断发现新的问题，不断提出新的要求，目前迫切需要在测出电压比(线电压)的同时给出匝比，相电压比，单相供电的实测电压比，相位表法测量组别时的具体角度值，测量时的一次和二次线电压等中间结果，以及其他一些无法测到的数据，以方便实验人员分析变压器各个方面的参数。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提出了一种变压器变比测试仪，该装置可以由用户根据需要选择使用哪种测量方法的原理进行测量，而且测试仪内部具有三相电压对称的三相逆变数字电源，测量结果准确，测量效率高。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种变压器变比测试仪，三相数字变频电源、继电器、主控CPU、信号调理电路和外围接口与设备；
[0007]三相数字变频电源:用于将交流电源变换成三相电源；
[0008]继电器:用于控制三相数字变频电源的输出；
[0009]信号调理电路:用于将待测变压器初次级电压信号分别进行调理，并送至主控CPU ；
[0010]外围接口与设备:包括USB接口、RS232接口、显示器、输入设备和打印机，用于实现数据的输入、传输、显示及打印操作；
[0011]所述主控CPU内部集成A/D转换模块，用于将模拟信号转成主控CPU可以识别的
数字信号；
[0012]三相数字变频电源与继电器连接，继电器经信号调理电路与主控CPU连接，主控CPU还与外围接口与设备连接，继电器与待测变压器连接。
[0013]所述主控CPU包括ARM Cortex?-M4内核CPU和16位8通道A/D转换芯片A/D7606，所述CPU型号为STM32F407。
[0014]所述三相数字变频电源包括:
[0015]场效应管Ql的漏极连接到母线上、源极与场效应管Q2的漏极连接，场效应管Ql的栅极连接EPWMlA ;场效应管Q2的栅极连接EPWM1B、源极接地；
[0016]场效应管Q3的漏极连接到母线上、源极与场效应管Q4的漏极连接，场效应管Q3的栅极连接EPWM2A ;场效应管Q4的栅极连接EPWM2B、源极接地；
[0017]场效应管Q5的漏极连接到母线上、源极与场效应管Q6的漏极连接，场效应管Q5的栅极连接EPWM3A ;场效应管Q6的栅极连接EPWM3B、源极接地；
[0018]所述信号调理电路包括:
[0019]运算放大器Ul的反向输入端经电阻R1、电阻R9串联后接待测变压器信号负极输入端，运算放大器Ul的正向输入端经电阻R3、电阻RlO串联后接待测变压器信号正极输入端，电阻R2串接在运算放大器Ul的输出端和反向输入端之间；
[0020]运算放大器U2的反向输入端经电阻R5、电阻RlO串联后接待测变压器信号正极输入端，运算放大器U2的正向输入端经电阻R7、电阻R9串联后接待测变压器信号负极极输入端，电阻R6串接在运算放大器U2的输出端和反向输入端之间；
[0021]电阻R4—端接运算放大器Ul的正向输入端、另一端接地；电阻R8—端接运算放大器U2的正向输入端、另一端接地；
[0022]运算放大器Ul和运算放大器U2的输出端分别接入运算放大器U3的3号管脚和2号管脚，运算放大器U3的4号管脚和8号管脚分别接-15V和+15V电源，运算放大器U3的5号，6号管脚接地，运算放大器U3连接控制器，运算放大器U3的输出端接A/D转换模块；
[0023]电容Cl和电容C2的一端分别接运算放大器U3的8号引脚、另一端接地；
[0024]电容C3和电容C4的一端分别接运算放大器U3的4号引脚、另一端接地。
[0025]所述运算放大器U3的型号为A/D8253。
[0026]本实用新型的有益效果是:
[0027]1.本实用新型使用高度集成化的双核处理器芯片代替原有的51系列单片机及其繁杂众多的外围设备。提高了性能的同时反而降低了成本，同时也降低了故障产生的几率，避免了频繁维修带来的损失。
[0028]2.本实用新型采用三相数字变频电源，因此没有变压器这样的体积大而重的原件，使整体仪器的体积和重量都有了明显的改善；并且输出电压可以根据需要进行调节(10V-160V),使用起来更加的灵活。
[0029]3.本实用新型的信号调理电路的两个差动放大器配置成提供一个差动输出的接法，因此可以保证在信号进入A/D采样之前一直是以差模信号的形式存在并进行处理，因此具有更好的抗干扰能力，用于在要求高性能的应用中实现精密信号调理，可以提供出色的共模抑制比和高带宽，可以提供出色的增益精度，并且具有很好的温度特性。这些特点可以保证本级信号衰减及后级可编程增益放大器放大信号时信号的完整性，从而提供更高的测量精度。
[0030]4.本实用新型摒弃以前的采用继电器切换电阻改变增益的方法，改为采用A/D8253来进行信号放大，减少因电阻误差带来的信号失真和增益误差，而且几乎不需要等待时间(继电器切换时需要等待信号稳定)，因此还可以提高测试的速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型整体结构框图；[0032]图2为本实用新型三相数字变频电源电路图；
[0033]图3为本实用新型信号调理电路图。
[0034]其中，1.待测变压器，2.信号调理电路，3.三相数字变频电源，4.主控CPU，6.显示器，7.输入设备，8.USB接口，9.RS232接口，10.打印机，11.继电器。
【具体实施方式】:
[0035]下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明:
[0036]如图1所示，一种变压器变比测试仪，包括:三相数字变频电源3、继电器11、主控CPU4、A/D转换模块、信号调理电路2和外围接口与设备；
[0037]三相数字变频电源3:用于将交流电源变换成三相电源；
[0038]继电器11:用于控制三相数字变频电源的输出；
[0039]信号调理电路2:用于将待测变压器初次级电压信号分别进行调理，并送至主控CPU的AD转换芯片AD7606 ；
[0040]外围接口与设备:包括USB接口 8、RS232接口 9、显示器6、输入设备7和打印机10，用于实现数据的输入、传输、显示及打印操作；
[0041]主控CPU4内部集成A/D转换模块，用于将模拟信号转成主控CPU4可以识别的数
字信号;
[0042]三相数字变频电源3与继电器11连接，继电器经信号调理电路2与主控CPU4连接，主控CPU4还与外围接口与设备连接，继电器11与待测变压器I连接。
[0043]继电器11控制部分将三相数字变频电源3的输出按需要加到待测变压器I上，对于需要短接的情况短接变压器相应端子，信号调理电路2将待测变压器I初次级的电压信号分别进行调理，并送到A/D转换模块。
[0044]如图2所示，本三相数字变频电源3采用SPWM逆变技术，直接将220V交流电源变换成三相电源，而以往的三相变比测试仪里的三相电源都是采用功率放大的方式生成1V左右的低压三相电源然后经过变压器升压得到高压。
[0045]如图3所示，信号调理电路2包括:
[0046]运算放大器Ul的反向输入端经电阻R1、电阻R9串联后接待测变压器信号负极输入端，运算放大器Ul的正向输入端经电阻R3、电阻RlO串联后接待测变压器信号正极输入端，电阻R2串接在运算放大器Ul的输出端和反向输入端之间；
[0047]运算放大器U2的反向输入端经电阻R5、电阻RlO串联后接待测变压器信号正极输入端，运算放大器U2的正向输入端经电阻R7、电阻R9串联后接待测变压器信号负极极输入端，电阻R6串接在运算放大器U2的输出端和反向输入端之间；
[0048]电阻R4 —端接运算放大器Ul的正向输入端、另一端接地；电阻R8 —端接运算放大器U2的正向输入端、另一端接地；
[0049]运算放大器Ul和运算放大器U2的输出端分别接入运算放大器U3的3号管脚和2号管脚，运算放大器U3的4号管脚和8号管脚分别接-15V和+15V电源，运算放大器U3的5号，6号管脚接地，运算放大器U3连接控制器，运算放大器U3的输出端接A/D转换模块；
[0050]电容Cl和电容C2的一端分别接运算放大器U3的8号引脚、另一端接地；
[0051]电容C3和电容C4的一端分别接运算放大器U3的4号引脚、另一端接地。[0052]所述运算放大器U3的型号为A/D8253。
[0053]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种变压器变比测试仪，其特征是，包括:三相数字变频电源、继电器、主控CPU、信号调理电路和外围接口与设备； 三相数字变频电源:用于将交流电源变换成三相电源； 继电器:用于控制三相数字变频电源的输出； 信号调理电路:用于将待测变压器初次级电压信号分别进行调理，并送至主控CPU ； 外围接口与设备:包括USB接口、RS232接口、显示器、输入设备和打印机，用于实现数据的输入、传输、显示及打印操作； 所述主控CPU内部集成A/D转换模块，用于将模拟信号转成主控CPU可以识别的数字信号; 三相数字变频电源与继电器连接，继电器经信号调理电路与主控CPU连接，主控CPU还与外围接口与设备连接，继电器与待测变压器连接。
2.如权利要求1所述的一种变压器变比测试仪，其特征是，所述主控CPU包括ARMCortex?-M4内核CPU和16位8通道A/D转换芯片A/D7606，所述CPU型号为STM32F407。
3.如权利要求1所述的一种变压器变比测试仪，其特征是，所述三相数字变频电源包括:场效应管Ql的漏极连接到母线上、源极与场效应管Q2的漏极连接，场效应管Ql的栅极连接SPWM调制信号EPWMlA ;场效应管Q2的栅极连接SPWM调制信号EPWM1B、源极接地；场效应管Q3的漏极连接到母线上、源极与场效应管Q4的漏极连接，场效应管Q3的栅极连接SPWM调制信号EPWM2A ;场效应管Q4的栅极连接SPWM调制信号EPWM2B、源极接地；场效应管Q5的漏极连接到母线上、源极与场效应管Q6的漏极连接，场效应管Q5的栅极连接SPWM调制信号EPWM3A ;场效应管Q6的栅极连接SPWM调制信号EPWM3B、源极接地。
4.如权利要求1所述的一种变压器变比测试仪，其特征是，所述信号调理电路包括: 运算放大器Ul的反向输入端经电阻R1、电阻R9串联后接待测变压器信号负极输入端，运算放大器Ul的正向输入端经电阻R3、电阻RlO串联后接待测变压器信号正极输入端，电阻R2串接在运算放大器Ul的输出端和反向输入端之间； 运算放大器U2的反向输入端经电阻R5、电阻RlO串联后接待测变压器信号正极输入端，运算放大器U2的正向输入端经电阻R7、电阻R9串联后接待测变压器信号负极极输入端，电阻R6串接在运算放大器U2的输出端和反向输入端之间； 电阻R4 —端接运算放大器Ul的正向输入端、另一端接地；电阻R8 —端接运算放大器U2的正向输入端、另一端接地； 运算放大器Ul和运算放大器U2的输出端分别接入运算放大器U3的3号管脚和2号管脚，运算放大器U3的4号管脚和8号管脚分别接-15V和+15V电源，运算放大器U3的5号，6号管脚接地，运算放大器U3连接控制器，运算放大器U3的输出端接A/D转换模块；电容Cl和电容C2的一端分别接运算放大器U3的8号引脚、另一端接地； 电容C3和电容C4的一端分别接运算放大器U3的4号引脚、另一端接地。
5.如权利要求4所述的一种变压器变比测试仪，其特征是，所述运算放大器U3的型号为 A/D8253。
【文档编号】G01R1/30GK203825100SQ201420125377
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】孔令明, 刘娟, 王晓辉, 赵建军, 马德龙, 李斌 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司济宁供电公司