低压电能质量检测监控系统论文和设计-楼英超

全文摘要

本实用新型公开了一种低压电能质量检测监控系统，包括中央控制器、电能质量分析仪、温度传感器、烟雾传感器、时间监控模块、报警模块；本实用新型采用由中央控制器、电能质量分析仪、温度传感器、烟雾传感器、时间监控模块、报警模块组成的监控系统，实现了对系统设备运行状态的实时监控和报警，通过PWM控制器对三相谐波发生模块同时输出多种频率叠加的谐波电压进行控制，达到了PWM整流和逆变的独立控制，又通过无功模拟源提供无功补偿信号，确保了控制逻辑的准确性和可靠性，实现了谐波次数和幅值的精确控制；该系统具有抗干扰能力强、运行稳定性高、数据测试准确可靠、运行速度快、工作效率高、接线简单且操作便捷、运行过程安全等诸多优点。

主设计要求

1.低压电能质量检测监控系统，其特征在于：包括对供电电网(4)、电网模拟源(3)、三相谐波源(5)、无功模拟源(32)、变压器(2)、被测样品(1)的运行进行控制的中央控制器(15)、用于检测三相谐波源(5)的谐波并将检测到的谐波值传输至中央控制器(15)的电能质量分析仪(14)、用于检测系统设备的温度信号的温度传感器(8)、用于检测系统设备的烟雾信号的烟雾传感器(9)、用于对系统的工作状态进行监控的时间监控模块(10)、用于对系统进行报警的报警模块(12)，三相谐波源(5)、无功模拟源(32)之间通过变压器(2)与被测样品(1)并联连接，电网模拟源(3)与供电电网(4)连接，电网模拟源(3)与被测样品(1)之间通过变压器(2)连接，报警模块(12)与上位机(13)连接，电网模拟源(3)、三相谐波源(5)、无功模拟源(32)、变压器(2)、被测样品(1)、电能质量分析仪(14)、温度传感器(8)、烟雾传感器(9)、时间监控模块(10)、报警模块(12)均与中央控制器(15)连接；无功模拟源(32)设有无功发生器(6)，无功发生器(6)包括用于储能和滤除高频开关纹波电流的第一电抗器(61)、采用三相全控桥拓扑形式提供无功补偿信号的PWM变流器(62)、驱动电路(64)，第一电抗器(61)通过变压器(2)与供电电网(4)连接，PWM变流器(62)的交流侧与第一电抗器(61)连接，PWM变流器(62)的直流侧与储能电容(63)连接，PWM变流器(62)通过驱动电路(64)连接到中央控制器(15)；报警模块(12)包括用于当中央控制器(15)接收到的电流值和\/或电压值超出阈值时发出报警信息进行报警的电流电压报警模块(121)、用于当中央控制器(15)接收到的时间值超出阈值时发出报警信息进行报警的时间报警模块(122)、用于当中央控制器(15)接收到的温度值超出阈值时发出报警信息进行报警的温度报警模块(123)、用于当中央控制器(15)接收到的烟雾浓度超出阈值时发出报警信息进行报警的烟雾报警模块(124)、用于当中央控制器(15)接收到的谐波值超出阈值时发出报警信息进行报警的谐波报警模块(125)，电流电压报警模块(121)、时间报警模块(122)、温度报警模块(123)、烟雾报警模块(124)、谐波报警模块(125)均与中央控制器(15)连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的低压电能质量检测监控系统，其特征在于：还包括第一通信模块(11)，第一通信模块(11)分别与中央控制器(15)、报警模块连接，通过第一通信模块(11)将报警信息传输至上位机(13)。

3.根据权利要求1或2所述的低压电能质量检测监控系统，其特征在于：还包括与中央控制器(15)连接的数据存储模块(7)，通过数据存储模块(7)对报警信息进行存储。

4.根据权利要求3所述的低压电能质量检测监控系统，其特征在于：数据存储模块(7)包括互相连接的数据库服务器(71)和磁盘阵列(72)，数据库服务器(71)与中央控制器(15)连接，中央控制器通过数据库服务器将报警信息存储到磁盘阵列(72)，上位机(13)从磁盘阵列(72)中读取报警信息。

5.根据权利要求1或2或4所述的低压电能质量检测监控系统，其特征在于：无功模拟源(32)设有RS485接口，无功发生器(6)通过RS485接口与中央控制器(15)连接。

6.根据权利要求5所述的低压电能质量检测监控系统，其特征在于：变压器(2)通过RS485接口与中央控制器(15)连接。

7.根据权利要求1或2或4或6所述的低压电能质量检测监控系统，其特征在于：三相谐波源(5)包括检测模块(53)、用于输出谐波电压的谐波发生器(52)、用于对谐波发生器(52)输出的谐波电压进行电压频率及幅值进行控制的PWM控制器(51)，谐波发生器(52)与PWM控制器(51)连接，PWM控制器(51)与上位机(13)连接。

8.根据权利要求7所述的低压电能质量检测监控系统，其特征在于：谐波发生器(52)包括第二通信模块(524)、继电器输出模块(522)、模拟量输出模块(523)、三相谐波发生模块(521)，检测模块(53)的输入端与供电电网(4)连接，检测模块(53)的输出端与上位机(13)连接，上位机(13)通过第二通信模块(524)分别与继电器输出模块(522)的输入端和模拟量输出模块(523)的输入端连接，继电器输出模块(522)的输出端和模拟量输出模块(523)的输出端分别与三相谐波发生模块(521)连接，三相谐波发生模块(521)与供电电网(4)连接；三相谐波发生模块(521)设有依次连接的前滤波器(16)、谐波功率模块(17)、后滤波器(18)，谐波功率模块(17)包括用于建立稳定的直流电压的PWM整流器(171)、直流侧储能电容、用于生成给定的电压信号的PWM逆变器(173)，PWM整流器(171)、直流侧储能电容(172)、PWM逆变器(173)依次连接，前滤波器(16)的输出端与PWM整流器(171)的输入端连接，PWM逆变器(173)的输出端与后滤波器(18)连接，PWM控制器(51)的输出端分别与PWM整流器(171)、PWM逆变器(173)连接。

9.根据权利要求8所述的低压电能质量检测监控系统，其特征在于：PWM控制器(51)采用单片机(510)，谐波发生器(52)设在谐波源柜(30)内，单片机(510)设在谐波控制柜(31)内，变压器(2)设在变压器柜(33)内，电网模拟源(3)、谐波源柜(30)、谐波控制柜(31)、无功模拟源(32)、变压器柜(33)均设在被测样品(1)旁边，被测样品(1)设在测试架(27)上，测试架(27)设在墙面上，测试架(27)设有接线架(28)，接线架(28)由支撑架(29)支撑在天花板下方，支撑架(29)固定设在墙面或天花板上，接线架(28)设有线槽(280)，电缆线埋设在线槽(280)中，电网模拟源(3)、谐波源柜(30)、谐波控制柜(31)、无功模拟源(32)、变压器柜(33)、被测样品(1)均通过电缆线与供电电网(4)连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种监控系统，尤其涉及一种低压电能质量检测监控系统。

背景技术

近年来，随着电网技术的飞速发展，多元化用电需求的持续增加，间歇式分布式能源的大量接入，导致用户侧设备的复杂性越来越高，供电电网存在诸多电能质量问题，并且电能质量检测系统设备在长时间运行过程中难免出现元器件老化、失效、受到恶劣环境的干扰，导致系统设备故障率上升、测量准确度下降，或者产生无效异常数据，系统设备整体可靠性降低，从而使得三相不平衡问题、电网谐波问题也变得日益严重。目前，现有的低压电能质量检测监控系统主要存在的缺点在于：由于三相谐波源及无功补偿设计不合理，接入电网系统的非线性负荷、冲击性负荷容易产生电压波动闪变、电压凹陷凸升以及严重的三相不平衡等问题，不能确保控制逻辑的准确性和可靠性，难以实现谐波次数和幅值的精确控制，使得低压电能质量检测系统设备容易出现非正常运行状态，甚至导致系统发生故障、火灾等安全隐患而不能及时报警；此外还存在设计繁杂、并联扩容能力较差、运行稳定性较低、数据测试准确性较低以及接线繁琐且操作复杂、运行过程不安全等诸多问题。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种低压电能质量检测监控系统，该低压电能质量检测监控系统由中央控制器、电能质量分析仪、温度传感器、烟雾传感器、时间监控模块、报警模块组成，实现了对系统设备运行状态的实时监控和报警，通过PWM控制器对三相谐波发生模块同时输出多种频率叠加的谐波电压进行控制，达到了PWM整流和逆变的独立控制，又通过无功模拟源提供无功补偿信号，进一步确保了控制逻辑的准确性和可靠性，实现了谐波次数和幅值的精确控制，降低了系统运行过程中的安全隐患。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

低压电能质量检测监控系统，包括对供电电网、电网模拟源、三相谐波源、无功模拟源、变压器、被测样品的运行进行控制的中央控制器、用于检测三相谐波源的谐波并将检测到的谐波值传输至中央控制器的电能质量分析仪、用于检测系统设备的温度信号的温度传感器、用于检测系统设备的烟雾信号的烟雾传感器、用于对系统的工作状态进行监控的时间监控模块、用于对系统进行报警的报警模块，三相谐波源、无功模拟源之间通过变压器与被测样品并联连接，电网模拟源与供电电网连接，电网模拟源与被测样品之间通过变压器连接，报警模块与上位机连接，电网模拟源、三相谐波源、无功模拟源、变压器、被测样品、电能质量分析仪、温度传感器、烟雾传感器、时间监控模块、报警模块均与中央控制器连接；无功模拟源设有无功发生器，无功发生器包括用于储能和滤除高频开关纹波电流的第一电抗器、采用三相全控桥拓扑形式提供无功补偿信号的PWM变流器、驱动电路，第一电抗器通过变压器与供电电网连接， PWM变流器的交流侧与第一电抗器连接，PWM变流器的直流侧与储能电容连接，PWM变流器通过驱动电路连接到中央控制器；报警模块包括用于当中央控制器接收到的电流值和\/或电压值超出阈值时发出报警信息进行报警的电流电压报警模块、用于当中央控制器接收到的时间值超出阈值时发出报警信息进行报警的时间报警模块、用于当中央控制器接收到的温度值超出阈值时发出报警信息进行报警的温度报警模块、用于当中央控制器接收到的烟雾浓度超出阈值时发出报警信息进行报警的烟雾报警模块、用于当中央控制器接收到的谐波值超出阈值时发出报警信息进行报警的谐波报警模块，电流电压报警模块、时间报警模块、温度报警模块、烟雾报警模块、谐波报警模块均与中央控制器连接。其中，电网模拟源用于对供电电网输送的三相交流电进行采集，并对采集的三相交流电进行供电电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变的模拟，实现对供电电网的正常异常特性的模拟，从而检验被测样品对供电电网的适应能力；无功模拟源用于提供无功补偿信号；三相谐波源用于输出谐波电压，三相谐波源能输出三相谐波2至50次的高次谐波，可实现多台并联运行，具备并联扩容的能力，并且具有抗干扰能力强、运行稳定性高、数据测试准确可靠、运行速度快、工作效率高、接线简单且操作便捷、运行过程安全等诸多优点；三相谐波源、无功模拟源之间通过变压器与被测样品并联连接的设置，变压器对谐波发生器输出的谐波电压进行电压变换并传递电能，提高了三相谐波源在检验被测样品对电能质量的补偿能力过程中的适应性；PWM变流器由绝缘栅双极晶体管构成，通过电压空间矢量调制技术驱动绝缘栅双极晶体管产生补偿电流波形，储能电容储存由绝缘栅双极晶体管产生的直流能量；驱动电路接收到中央控制器发出的控制信号，驱动PWM变流器的半导体功率器件，并且还兼顾对半导体功率器件的保护功能；无功模拟源既能补偿无功、调节三相不平衡、谐波抑制，避免了互相干扰问题，又能灵活在线配置无功功率，有效地实现了无功功率的合理补偿，为安装在极其有限的空间中的系统设备提供了安全保障。

作为优选，还包括第一通信模块，第一通信模块分别与中央控制器、报警模块连接，通过第一通信模块将报警信息传输至上位机。

作为优选，还包括与中央控制器连接的数据存储模块，通过数据存储模块对报警信息进行存储，数据存储模块也能存储低压电能质量检测数据。

作为优选，数据存储模块包括互相连接的数据库服务器和磁盘阵列，数据库服务器与中央控制器连接，中央控制器通过数据库服务器将报警信息存储到磁盘阵列，上位机从磁盘阵列中读取报警信息。通过由数据库服务器和磁盘阵列组合形成的数据存储模块与上述监控系统的技术方案相结合，提高了电能质量检测系统的可靠性，从而提高了电能质量数据的完整性和准确性，并能根据监控需求设置不同的监控功能，利用存储在数据库服务器的数据建立评估体系，根据数据质量的优劣反推低压电能质量检测系统的可靠性，从而实现对低压电能质量检测系统进行远程可靠性的评估，也可对系统可靠性进行诊断与分析，并通过可靠性评估的历史变化趋势对系统进行相应的检修和维护。

作为优选，无功模拟源设有RS485接口，无功发生器通过RS485接口与中央控制器连接。

作为优选，变压器通过RS485接口与中央控制器连接。

作为优选，三相谐波源包括检测模块、用于输出谐波电压的谐波发生器、用于对谐波发生器输出的谐波电压进行电压频率及幅值进行控制的PWM控制器，谐波发生器与PWM控制器连接，PWM控制器与上位机连接；谐波发生器包括第二通信模块、继电器输出模块、模拟量输出模块、三相谐波发生模块，检测模块的输入端与供电电网连接，检测模块的输出端与上位机连接，上位机通过第二通信模块分别与继电器输出模块的输入端和模拟量输出模块的输入端连接，继电器输出模块的输出端和模拟量输出模块的输出端分别与三相谐波发生模块连接，三相谐波发生模块与供电电网连接。

作为优选，三相谐波发生模块设有依次连接的前滤波器、谐波功率模块、后滤波器，谐波功率模块包括用于建立稳定的直流电压的PWM整流器、直流侧储能电容、用于生成给定的电压信号的PWM逆变器，PWM整流器、直流侧储能电容、PWM逆变器依次连接，前滤波器的输出端与PWM整流器的输入端连接，PWM逆变器的输出端与后滤波器连接，PWM控制器的输出端分别与PWM 整流器、PWM逆变器连接；其中，通过上位机对三相电流波形界面、状态监测显示界面及谐波产生次数设置界面进行设置、显示；采用由前滤波器、谐波功率模块、后滤波器组合形成的三相谐波发生模块，通过PWM控制器对三相谐波发生模块同时输出多种频率叠加的谐波电压进行控制，达到了PWM整流和逆变的独立控制，确保了控制逻辑的准确性和可靠性，实现了谐波次数和幅值的精确控制。

作为优选，PWM控制器采用单片机，谐波发生器设在谐波源柜内，单片机设在谐波控制柜内，变压器设在变压器柜内，电网模拟源、谐波源柜、谐波控制柜、无功模拟源、变压器柜均设在被测样品旁边，被测样品设在测试架上，测试架设在墙面上，测试架设有接线架，接线架由支撑架支撑在天花板下方，支撑架固定设在墙面或天花板上，接线架设有线槽，电缆线埋设在线槽中，电网模拟源、谐波源柜、谐波控制柜、无功模拟源、变压器柜、被测样品均通过电缆线与供电电网连接。由支撑架、接线架、测试架组合形成的安装结构，既为低压电能质量检测监控系统的安装及布线提供了较高的稳固性、牢靠性和平衡能力，又使得低压电能质量检测监控系统的设计紧凑且具有较高的安全性，并且充分的利用了有限的测试空间。

本实用新型专利中，单片机设有双端口并口RAM，双端口并口RAM具有数据输入口、数据输出口、地址输入口、地址扫描口，双端口并口RAM的数据输入口、地址输入口连接在单片机上。

本实用新型专利中，单片机连接有用于规定幅值的第一8位并口模数转换器、第二8位并口模数转换器，第一8位并口模数转换器的数据口、第二8位并口模数转换器的数据口均与单片机连接，第一8位并口模数转换器的REF口、第二8位并口模数转换器的REF口与基准模块的输出连接。

本实用新型专利中，单片机还连接有用于控制输出波形的第三8位并口模数转换器、第四8位并口模数转换器，第三8位并口模数转换器、第四8位并口模数转换器均通过双端口并口RAM的数据输出口连接到单片机。

本实用新型专利中，第一8位并口模数转换器、第二8位并口模数转换器的输出口分别与第一运放阵列连接，第一运放阵列的输出端分别与第三8位并口模数转换器、第四8位并口模数转换器的REF口连接，第三8位并口模数转换器、第四8位并口模数转换器的输出端分别与第二运放阵列连接，第二运放阵列的输出端与谐波发生器连接。

本实用新型专利中，单片机将波形数据通过数据输入口及地址输入口写入双端口并口RAM内，建立波形表格，写入的地址不同即可实现移相。单片机分别将幅值信号的高8位、低8位传送给第一8位并口模数转换器和第二8位并口模数转换器，第一8位并口模数转换器和第二8位并口模数转换器通过基准模块计算输出电压，传递给第一运放阵列，第一运放阵列通过比例累加，将输出值传递给第三8位并口模数转换器和第四8位并口模数转换器的REF口，从而规定输出波形的幅值。

本实用新型专利中，单片机将输出的波形数据写入双端口并口RAM，将每一时刻点的数据写入第三8位并口模数转换器和第四8位并口模数转换器，第三8位并口模数转换器和第四8位并口模数转换器通过自身的REF口的基准电压，计算输出电压，传送给第二运放阵列，从而输出需要的波形相位。

本实用新型专利中，前滤波器和后滤波器均采用RLC滤波方式，其中，前滤波器和后滤波器均包括互相连接的滤波电感、滤波电阻、滤波电容，滤波电感串联连接在PWM整流器上，滤波电阻与滤波电容串联连接之后再并联连接在 PWM整流器上。

本实用新型专利中，三相谐波发生模块包括结构完全相同的A相谐波发生模块、B相谐波发生模块、C相谐波发生模块，A相谐波发生模块、B相谐波发生模块、C相谐波发生模块均设有三相谐波发生电路，三相谐波发生电路包括状态监测器、交流接触器、继电器、单调消谐电路、高通消谐电路、反并联晶闸管，状态监测器的输入端通过断路器与供电电网连接，状态监测器的输出端通过交流接触器与继电器触点的一端连接，继电器触点的另一端与单调消谐电路或高通消谐电路的一端连接，单调消谐电路或高通消谐电路的另一端与反并联晶闸管的一端连接，各支路的反并联晶闸管的另一端连接在一起，反并联晶闸管的触发信号输入端与模拟量输出模块连接，继电器的线圈与继电器输出模块连接，状态监测器的通信端口与第二通信模块连接。状态监测器主要用于实现各个支路的状态监测、互锁功能和过零信号的检测，保证继电器和交流接触器的正确吸合和无涌流投切。

本实用新型专利中，单调消谐电路包括串联连接的第一电阻、第二电抗器、第一电容器。

本实用新型专利中，高通消谐电路包括第二电阻、第三电抗器、第二电容器、第三电容器，第三电容器与第二电阻串联之后再与第三电抗器并联形成并联支路，并联支路再与第二电容器串联。

本实用新型专利中，检测模块包括电流互感器、模数转换器，电流互感器的输入端与供电电网连接，电流互感器的输出端与模数转换器的输入端连接，模数转换器的输出端与上位机连接。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：采用由中央控制器、电能质量分析仪、温度传感器、烟雾传感器、时间监控模块、报警模块组成的监控系统，实现了对系统设备运行状态的实时监控和报警，通过PWM 控制器对三相谐波发生模块同时输出多种频率叠加的谐波电压进行控制，达到了PWM整流和逆变的独立控制，又通过无功模拟源提供无功补偿信号，进一步确保了控制逻辑的准确性和可靠性，实现了谐波次数和幅值的精确控制；该系统具有抗干扰能力强、运行稳定性高、数据测试准确可靠、运行速度快、工作效率高、接线简单且操作便捷、运行过程安全等诸多优点。

附图说明

图1为本实用新型的低压电能质量检测监控系统实施例的原理框图。

图2为本实用新型的无功发生器实施例的原理框图。

图3为本实用新型的由第一电抗器与PWM变流器组成的无功发生器实施例的电路原理图。

图4为本实用新型的三相谐波源对被测样品进行检测实施例的原理框图。

图5为本实用新型的三相谐波源实施例的电路原理框图。

图6为本实用新型的三相谐波发生电路实施例的电路原理图。

图7为本实用新型的三相谐波发生模块主回路实施例的电路原理图。

图8为本实用新型的PWM控制器采用单片机实施例的原理框图。

图9为本实用新型的谐波源柜、谐波控制柜、被测样品安装实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

低压电能质量检测监控系统，如图1-9所示，包括对供电电网4、电网模拟源3、三相谐波源5、无功模拟源32、变压器2、被测样品1的运行进行控制的中央控制器15、用于检测三相谐波源5的谐波并将检测到的谐波值传输至中央控制器15的电能质量分析仪14、用于检测系统设备的温度信号的温度传感器8、用于检测系统设备的烟雾信号的烟雾传感器9、用于对系统的工作状态进行监控的时间监控模块10、用于对系统进行报警的报警模块12，三相谐波源5、无功模拟源32之间通过变压器2与被测样品1并联连接，电网模拟源3与供电电网 4连接，电网模拟源3与被测样品1之间通过变压器2连接，报警模块12与上位机13连接，电网模拟源3、三相谐波源5、无功模拟源32、变压器2、被测样品1、电能质量分析仪14、温度传感器8、烟雾传感器9、时间监控模块10、报警模块12均与中央控制器15连接；无功模拟源32设有无功发生器6，无功发生器6包括用于储能和滤除高频开关纹波电流的第一电抗器61、采用三相全控桥拓扑形式提供无功补偿信号的PWM变流器62、驱动电路64，第一电抗器61通过变压器2与供电电网4连接，PWM变流器62的交流侧与第一电抗器61 连接，PWM变流器62的直流侧与储能电容63连接，PWM变流器62通过驱动电路64连接到中央控制器15；报警模块12包括用于当中央控制器15接收到的电流值和\/或电压值超出阈值时发出报警信息进行报警的电流电压报警模块121、用于当中央控制器15接收到的时间值超出阈值时发出报警信息进行报警的时间报警模块122、用于当中央控制器15接收到的温度值超出阈值时发出报警信息进行报警的温度报警模块123、用于当中央控制器15接收到的烟雾浓度超出阈值时发出报警信息进行报警的烟雾报警模块124、用于当中央控制器15接收到的谐波值超出阈值时发出报警信息进行报警的谐波报警模块125，电流电压报警模块121、时间报警模块122、温度报警模块123、烟雾报警模块124、谐波报警模块125均与中央控制器15连接。

本实施例中，还包括第一通信模块11，第一通信模块11分别与中央控制器 15、报警模块连接，通过第一通信模块11将报警信息传输至上位机13。

本实施例中，还包括与中央控制器15连接的数据存储模块7，通过数据存储模块7对报警信息进行存储。

本实施例中，数据存储模块7包括互相连接的数据库服务器71和磁盘阵列 72，数据库服务器71与中央控制器15连接，中央控制器15通过数据库服务器 71将报警信息存储到磁盘阵列72，上位机13从磁盘阵列72中读取报警信息。

本实施例中，无功模拟源32设有RS485接口，无功发生器6通过RS485 接口与中央控制器15连接。

本实施例中，变压器2通过RS485接口与中央控制器15连接。

本实施例中，三相谐波源5包括检测模块53、用于输出谐波电压的谐波发生器52、用于对谐波发生器52输出的谐波电压进行电压频率及幅值进行控制的 PWM控制器51，谐波发生器52与PWM控制器51连接，PWM控制器51与上位机13连接。

本实施例中，谐波发生器52包括第二通信模块524、继电器输出模块522、模拟量输出模块523、三相谐波发生模块521，检测模块53的输入端与供电电网4连接，检测模块53的输出端与上位机13连接，上位机13通过第二通信模块524分别与继电器输出模块522的输入端和模拟量输出模块523的输入端连接，继电器输出模块522的输出端和模拟量输出模块523的输出端分别与三相谐波发生模块521连接，三相谐波发生模块521与供电电网4连接；三相谐波发生模块521设有依次连接的前滤波器16、谐波功率模块17、后滤波器18，谐波功率模块17包括用于建立稳定的直流电压的PWM整流器171、直流侧储能电容、用于生成给定的电压信号的PWM逆变器173，PWM整流器171、直流侧储能电容172、PWM逆变器173依次连接，前滤波器16的输出端与PWM整流器171的输入端连接，PWM逆变器173的输出端与后滤波器18连接，PWM 控制器51的输出端分别与PWM整流器171、PWM逆变器173连接。

本实施例中，PWM控制器51采用单片机510，谐波发生器52设在谐波源柜30内，单片机510设在谐波控制柜31内，变压器2设在变压器柜33内，电网模拟源3、谐波源柜30、谐波控制柜31、无功模拟源32、变压器柜33均设在被测样品1旁边，被测样品1设在测试架27上，测试架27设在墙面上，测试架27设有接线架28，接线架28由支撑架29支撑在天花板下方，支撑架29 固定设在墙面或天花板上，接线架28设有线槽280，电缆线埋设在线槽280中，电网模拟源3、谐波源柜30、谐波控制柜31、无功模拟源32、变压器柜33、被测样品1均通过电缆线与供电电网4连接。

本实施例中，单片机设有双端口并口RAM19，双端口并口RAM19具有数据输入口、数据输出口、地址输入口、地址扫描口，双端口并口RAM的数据输入口、地址输入口连接在单片机上。

本实施例中，单片机连接有用于规定幅值的第一8位并口模数转换器24、第二8位并口模数转换器26，第一8位并口模数转换器的数据口、第二8位并口模数转换器的数据口均与单片机连接，第一8位并口模数转换器的REF口、第二8位并口模数转换器的REF口与基准模块25的输出连接。

本实施例中，单片机还连接有用于控制输出波形的第三8位并口模数转换器20、第四8位并口模数转换器22，第三8位并口模数转换器、第四8位并口模数转换器均通过双端口并口RAM的数据输出口连接到单片机。

本实施例中，第一8位并口模数转换器、第二8位并口模数转换器的输出口分别与第一运放阵列23连接，第一运放阵列的输出端分别与第三8位并口模数转换器、第四8位并口模数转换器的REF口连接，第三8位并口模数转换器、第四8位并口模数转换器的输出端分别与第二运放阵列21连接，第二运放阵列的输出端与谐波发生器连接。

本实施例中，单片机将波形数据通过数据输入口及地址输入口写入双端口并口RAM内，建立波形表格，写入的地址不同即可实现移相。单片机分别将幅值信号的高8位、低8位传送给第一8位并口模数转换器和第二8位并口模数转换器，第一8位并口模数转换器和第二8位并口模数转换器通过基准模块计算输出电压，传递给第一运放阵列，第一运放阵列通过比例累加，将输出值传递给第三8位并口模数转换器和第四8位并口模数转换器的REF口，从而规定输出波形的幅值。

本实施例中，单片机将输出的波形数据写入双端口并口RAM，将每一时刻点的数据写入第三8位并口模数转换器和第四8位并口模数转换器，第三8位并口模数转换器和第四8位并口模数转换器通过自身的REF口的基准电压，计算输出电压，传送给第二运放阵列，从而输出需要的波形相位。

本实施例中，前滤波器和后滤波器均采用RLC滤波方式，其中，前滤波器和后滤波器均包括互相连接的滤波电感、滤波电阻、滤波电容，滤波电感串联连接在PWM整流器上，滤波电阻与滤波电容串联连接之后再并联连接在PWM 整流器上。

本实施例中，三相谐波发生模块521包括结构完全相同的A相谐波发生模块5211、B相谐波发生模块5212、C相谐波发生模块5213，A相谐波发生模块、 B相谐波发生模块、C相谐波发生模块均设有三相谐波发生电路5210，三相谐波发生电路包括状态监测器52102、交流接触器52103、继电器52104、单调消谐电路52105、高通消谐电路52107、反并联晶闸管52106，状态监测器的输入端通过断路器52101与供电电网连接，状态监测器的输出端通过交流接触器与继电器触点的一端连接，继电器触点的另一端与单调消谐电路或高通消谐电路的一端连接，单调消谐电路或高通消谐电路的另一端与反并联晶闸管的一端连接，各支路的反并联晶闸管的另一端连接在一起，反并联晶闸管的触发信号输入端与模拟量输出模块连接，继电器的线圈与继电器输出模块连接，状态监测器的通信端口与第二通信模块连接。状态监测器主要用于实现各个支路的状态监测、互锁功能和过零信号的检测，保证继电器和交流接触器的正确吸合和无涌流投切。

本实施例中，单调消谐电路52105包括串联连接的第一电阻521053、第二电抗器521052、第一电容器521051。

本实施例中，高通消谐电路52107包括第二电阻521073、第三电抗器521071、第二电容器521072、第三电容器521074，第三电容器与第二电阻串联之后再与第三电抗器并联形成并联支路，并联支路再与第二电容器串联。

本实施例中，检测模块53包括电流互感器531、模数转换器532，电流互感器的输入端与供电电网连接，电流互感器的输出端与模数转换器的输入端连接，模数转换器的输出端与上位机连接。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

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低压电能质量检测监控系统论文和设计

低压电能质量检测监控系统论文和设计-楼英超

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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