一种低频变压器变比测试装置的制作方法

本发明属于变压器变比测试，具体涉及一种低频变压器变比测试装置。

背景技术：

1、柔性低频输电是以全控型电力电子器件为基础的一种新型高效的交流输电技术，通过高压大容量交换流器将50hz工频降至约20hz低频，减小线路阻抗，减少电缆线路无功充电，通过对频率维度的潜力挖掘，实现系统功率传输能力和柔性调控能力的提升。

2、为验证柔性低频输电系统中的低频变压器是否满足投入电力系统运行的技术条件要求，需使用试验仪器对设备的运行参数进行测量，变比测量及联结组标号检定为试验项目中的一项。变压器的参数指标与其额定频率有直接关系，常规试验仪器针对工频设备制造，存在无法应用于低频场景下或在低频场景下测量不准等问题，无法满足测试要求。

3、因此，有必要设计一套可用于低频变压器的变比测试仪，针对低频变压器进行变比测量及联结组标号检定，有效解决常规工频试验仪器无法测量低频或测量精度不达标的问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中尚无低频变比测试装置且现有工频变比测试装置无法应用于低频场景下或在低频场景下测量不准的不足，提供一种低频变压器变比测试装置，实现对低频变压器变比的准确测试。进一步地，该低频变压器变比测试装置还可同时兼容工频变比测试。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种低频变压器变比测试装置，所述低频变压器变比测试装置包括：

3、低频电源发生模块，包括依次相连的低频电源控制器、mos管驱动电路、三相全桥逆变电路和三相滤波器；

4、低频信号采集模块，包括依次相连的信号输入电路、有源滤波电路和ad转换器；

5、人机交互模块；

6、中央处理器，分别与所述低频电源发生模块、所述低频信号采集模块和所述人机交互模块相连；

7、其中，所述人机交互模块将输入的参数信号发送给所述中央处理器，所述中央处理器接收所述参数信号并根据所述参数信号控制所述低频电源发生模块和所述低频信号采集模块，所述低频电源发生模块产生低频电源，所述低频信号采集模块采集低频信号，所述中央处理器还接收来自所述低频信号采集模块的低频信号并计算出实际的变比值。

8、本发明的低频变压器变比测试装置，包括低频电源发生模块和低频信号采集模块，通过低频电源发生模块输出测试所需要的低频三相交流电流，同时利用低频信号采集模块采集变压器低频信号，有效滤除高频噪声和低频干扰信号，保证低频下的测量精度；输出的低频信号为三相交流电流，可对同时对变压器三相进行测试，提高测试速度。

9、作为改进，所述低频电源控制器产生控制信号，所述mos管驱动电路根据控制信号驱动所述三相全桥逆变电路产生功率信号，所述三相滤波器通过针对低频的滤波参数匹配，输出低频三相交流电压信号，所述低频电源控制器为pwm控制器，所述pwm控制器通过调节spwm波的输出频率和占空比来实现频率调节和幅值调节。低频电源采用程控电源设计，全电子化平台，电源频率可程控调节输出，满足不同频率的测量输出要求；电源可三相同时输出，使测量一次完成，不用三相逐相测试。

10、作为改进，所述mos管驱动电路包括栅极驱动芯片u3、电阻r14-r17、二极管d3-d5；其中，pwm控制器编程产生的控制信号tim1-ch1连接到u3的2脚，tim1-ch1n连接到u3的3脚；电阻r14一端接地，另一端连接到u3的2脚；电阻r15一端接地，另一端连接到u3的3脚；u3的1脚连接系统电源vcc；u3的1脚通过二极管d3连接到u3的8脚；u3的7脚连接到r16的一端和d4的一端，r16的另一端和d4的另一端连接到全桥电路mos管的上臂；u3的5脚连接到r17的一端和d5的一端，r17的另一端和d5的另一端连接到全桥电路mos管的下臂；u3的6脚连接到全桥电路的a相输出outa；b相和c相的驱动电路和a相驱动电路相同。

11、作为改进，所述三相全桥逆变电路包括mos管q1-q6、电阻r18-r23；其中，驱动电路产生的a相驱动信号feta-h连接到mos管q1的栅极，并通过电阻r18连接到q1的源极；驱动信号feta-l连接到mos管q4的栅极，并通过电阻r21连接到q4的源极；其中b相和c相的连接方式和a相相同；mos管q1、q2、q3的漏极连接到直流电源的正极vdd；mos管q4、q5、q6的源极连接到直流电源的地；mos管q1的源极和q4的漏极做为逆变电源的a相输出；mos管q2的源极和q5的漏极做为逆变电源的b相输出；mos管q3的源极和q6的漏极作为逆变电源的c相输出。

12、作为改进，所述三相滤波器包括滤波电感l1-l3和滤波电容c8-c10，其中三相全桥逆变电路的输出outa连接到l1的一端，outb连接到l2的一端，outc连接到l3的一端；l1的另一端连接到电容c8的一端和c10的一端；l2的另一端连接到c8的另一端和c9的一端；l3的另一端连接到c9的另一端和c10的另一端，滤波后的信号a、b、c为最终输出三相正弦信号。

13、作为改进，所述信号输入电路将输入的低频交流电压信号缩放至可采集的有效信号范围，所述有源滤波电路将调理后的电压信号中的高频噪声和低频干扰信号滤除，所述ad转换器将模拟低频信号转换成数字信号。

14、作为改进，所述信号输入回路包括滤波电容c1和分压电阻r1、r2，输入信号vin经过滤波电容c1滤除高频噪声，然后经过分压电阻r1、r2，使输入电压分压调整后的v1n1值满足后级电路的输入范围要求。

15、作为改进，所述有源滤波电路包括运放u1.1、u1.2、电阻r3-r8、电容c2-c5；其中分压后的信号vin1输入到r3一端，r3另一端和r4一端和c2一端连接；c2另一端和运放u1.1反相输入端连接，运放u1.1正相输入端接地；运放u1.1输出经反馈电阻r5和u1.1反相输入端连接；运放u1.1输出经反馈电容和c2一端连接；运放u1.1输出连接到r6一端，r6另一端与r7一端和c4一端连接；c4另一端和运放u1.2反相输入端连接；运放u1.2正相输入端接地；运放u1.2输出经r8和运放u1.2的反相输入端连接；运放u1.2输出经c5和c4一端连接；运放u1.2的输出vin2即为滤波后的信号。

16、作为改进，所述低频信号采集模块还包括位于所述有源滤波电路和所述ad转换器之间的频率捕获电路，所述频率捕获电路包括运放u2.2、电阻r9-r13、电容c7、二极管d1-d2；其中滤波后的信号vin2经电阻r9与电容c6一端和运放u2.2同相输入端连接；运放u2.2输出经反馈电阻r11和运放u2.2反相输入端和电阻r12一端连接，电阻r12另一端接地；运放u2.2输出与电阻r10一端连接，电阻r10另一端与电容c7一端连接；电容c7另一端与二极管d1阳极、二极管d2阴极、电阻r13一端连接；二极管d1阴极与系统电源连接，二极管d2阳极与地连接；r13另一端输出和输入信号同频率的方波信号capture。由于低频变压器及被试品的要求，要求测试仪器要满足低频输入、输出的频率响应。在一些场合下，还要满足工频被试品的测量要求，增加仪器的通用性。通过设置频率捕获电路，既能响应低频20hz的信号，也能响应工频50hz的信号。

17、作为改进，所述中央处理器包括继电器切换阵列及数据计算模块，所述继电器切换阵列根据测试相别、测试功能、测试参数切换不同的信号输出方向及位置，所述数据计算模块将数字信号进行数据滤波及傅里叶变换，计算出变比值和联结组标号；所述低频变压器变比测试装置还包括电池，所述电池向各模块供电；所述人机交互模块包括操作按键、lcd液晶显示、数据存储和数据打印；所述低频变压器变比测试装置还包括保护模块。

18、本发明的低频变压器变比测试装置的有益效果是：具有低频电源发生模块和低频信号采集模块，通过低频电源发生模块输出测试所需要的低频三相交流电流，同时利用低频信号采集模块采集变压器低频信号，有效滤除高频噪声和低频干扰信号，保证低频下的测量精度；输出的低频信号为三相交流电流，可对同时对变压器三相进行测试，提高测试速度。