本實用新型涉及電力供電系統(tǒng)，具體涉及一種測量基波電壓、電流幅值與相位的裝置。

背景技術：

鋼鐵冶金行業(yè)中諸如軋機、電弧爐等沖擊負載給電網(wǎng)電壓造成閃變，因此需要利用動態(tài)無功補償技術進行實時控制以穩(wěn)定母線電壓。在應用動態(tài)無功補償技術時，需要檢測母線電壓的基波幅值和相位，而采用傳統(tǒng)的基于傅里葉變換獲得基波幅值相位的方法需要在每一采樣點進行大量的計算才能獲得精確的結果。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種測量基波電壓、電流幅值與相位的裝置。

本實用新型為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種測量基波電壓、電流幅值與相位的裝置，其特征在于：它包括殼體，殼體的前面設置參數(shù)設置模塊和顯示模塊，殼體的一側設有采樣端口，殼體的另一側設有基波輸出端口，殼體的內(nèi)部設有采樣模塊、DSP、PLC和單調諧電路；其中，

所述的采樣端口為采樣模塊與待采樣三相電路之間的連接端口；采樣模塊和參數(shù)設置模塊的輸出端分別與DSP連接，DSP的輸出端分別與PLC、單調諧電路和顯示模塊連接，單調諧電路的輸出端通過基波輸出端口輸出三相電壓的基波分量；所述的單調諧電路中包括可調電感和可調電容，可調電感和可調電容由DSP通過PLC控制。

按上述方案，所述的采樣模塊包括CE-IJ31三相電流傳感器和CE-VJ31三相電壓傳感器。

按上述方案，所述的DSP采用TMS320F2812芯片。

按上述方案，所述的可調電感為FMT50可變電感器；所述的可調電容為BFC2-808可變電容器。

按上述方案，所述的參數(shù)設置模塊包括采樣頻率設置模塊、基波頻率檢測按鈕、參數(shù)顯示按鈕、開始采樣按鈕、停止采樣按鈕；采樣頻率設置模塊包括采樣頻率設置按鈕和數(shù)字鍵盤。

本實用新型的有益效果為：每次采樣后通過DSP通過基于迭代傅里葉變換法進行一次加減法計算，再根據(jù)計算過程中得到的無功功率得出補償所需電容和電感，快速輸出三相電壓的基波分量，能夠滿足電力系統(tǒng)中信號檢測的快速性和準確性要求。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例的結構示意圖。

圖2為本實用新型一實施例的硬件框圖。

圖3為本實用新型一實施例的負荷系統(tǒng)A相電流曲線圖。

圖4為本實用新型一實施例的基波電流幅值變化曲線。

圖5為本實用新型一實施例的基波電流相位變化曲線。

圖中：1-殼體，2-采樣端口，3-基波輸出端口，4-參數(shù)設置模塊，5-顯示模塊。

具體實施方式

下面結合具體實例和附圖對本實用新型做進一步說明。

本實用新型提供一種測量基波電壓、電流幅值與相位的裝置，如圖1和圖2所示，它包括殼體1，殼體1的前面設置參數(shù)設置模塊4和顯示模塊5，殼體1的一側設有采樣端口2，殼體1的另一側設有基波輸出端口3，殼體1的內(nèi)部設有采樣模塊、DSP、PLC和單調諧電路；其中，所述的采樣端口2為采樣模塊與待采樣三相電路之間的連接端口；采樣模塊和參數(shù)設置模塊4的輸出端分別與DSP連接，DSP的輸出端分別與PLC、單調諧電路和顯示模塊連接，單調諧電路的輸出端通過基波輸出端口3輸出三相電壓的基波分量；所述的單調諧電路中包括可調電感和可調電容，可調電感和可調電容由DSP通過PLC控制。

所述的采樣模塊包括CE-IJ31三相電流傳感器和CE-VJ31三相電壓傳感器。

所述的DSP采用TMS320F2812芯片，穩(wěn)定性好，編程方便。

所述的可調電感為FMT50可變電感器；所述的可調電容為BFC2-808可變電容器。

所述PLC采用西門子S7-200系列，精度高，編程簡單。

所述的參數(shù)設置模塊4包括采樣頻率設置模塊、基波頻率檢測按鈕、參數(shù)顯示按鈕、開始采樣按鈕、停止采樣按鈕；采樣頻率設置模塊包括采樣頻率設置按鈕和數(shù)字鍵盤。

本實用新型的工作原理為：按下“開始采樣”按鈕，處理器開始輸出晶閘管脈沖信號，同時采樣模塊開始采樣并將數(shù)據(jù)保存在存儲器中；按下“停止采樣”按鈕，本裝置停止輸出脈沖信號和采樣電壓、電流數(shù)據(jù)；按下“采樣頻率設置”按鈕設置采樣頻率f_s；按下“基波頻率檢測”按鈕，則輸出基波頻率檢測值f；按下“顯示參數(shù)”按鈕則內(nèi)部DSP根據(jù)編寫的迭代傅立葉變換計算基波電壓/電流幅值與相位參數(shù)和無功補償所需電容電感的值，計算完成后在面板上顯示基波電壓/電流幅值與相位參數(shù)，同時DSP將調節(jié)指令和相應電感電容的具體值信號發(fā)送給PLC，PLC根據(jù)命令調節(jié)可變電容和可變電感至指定值，達到無功補償?shù)男Ч?/p>

某鋼廠6.5kV三相上接有一負荷系統(tǒng)，由于負載系統(tǒng)中含有電力電子設備，導致系統(tǒng)電流發(fā)生畸變，由此進行基波電壓/電流幅值和相位測量的實驗。

首先將待檢測三相電路與本裝置采樣端口2連接。

然后按下“開始采樣”按鈕，等待一秒時間后按下“停止采樣”按鈕，此時本裝置已將三相電壓/電流及其基波、諧波的幅值、頻率、相位等數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部存儲芯片中。

通過實際測量獲得如附圖3所示的A相電流曲線，此時按下“采樣頻率設置”按鈕，通過小鍵盤設置采樣頻率f_s＝10000Hz，則采樣周期T_s＝0.0001s。按下“基波頻率檢測”按鈕，顯示f₁＝50Hz，w₁＝2πf₁＝314.15rad/s，則一個周期采樣點數(shù)

內(nèi)部DSP芯片根據(jù)迭代傅立葉變換算法可得最終穩(wěn)定狀態(tài)時a₁＝-118215.75，b₁＝-22163.88，則基波電流幅值初始相角計算過程中幅值變化曲線如附圖4所示，相位變化曲線如附圖5所示。實際測量得到所需補償?shù)臒o功功率為1769var，則單調諧電路中的可調電容的電容值為C＝72.4×10^-6F，可調電感的電感值為L＝5.6×10^-3H。

以上計算公式均為常規(guī)數(shù)學方法，本實用新型的創(chuàng)新點在于本實用新型的結構和硬件連接關系。

本實用新型具有以下優(yōu)點：該實用新型提出的上述基于迭代傅里葉變換計算交流電壓/電流幅值和相位的方法，不僅能夠利用每次采樣數(shù)據(jù)進行一次加減法計算獲得準確的基波電壓/電流幅值和相位，還可以根據(jù)計算過程中所得的無功功率得出補償所需電容和電感，較傳統(tǒng)的傅里葉變換能夠減少大量的運算開銷，能夠滿足電力系統(tǒng)中信號檢測的快速性和準確性要求。