本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設備技術領域，特別是涉及一種寬頻功率源系統(tǒng)。

背景技術：

電力系統(tǒng)設備是維持電力系統(tǒng)正常運作的器件，因此需要對電力系統(tǒng)設備進行長期的研究，以使得電力系統(tǒng)設備進一步優(yōu)化。其中功率源就是一種必不可少的電力系統(tǒng)設備。由于實際的需要，功率源系統(tǒng)越來越得到重視。

傳統(tǒng)常用的功率源一般為交流諧波標準功率源，交流諧波標準功率源實現(xiàn)的技術是在交流諧波功率穩(wěn)定源的基礎上加上獨立的精密多功能標準表，通過通訊接口交換調節(jié)信息，簡稱“源表技術”。為保證穩(wěn)定源輸出各標準信號源的不失真功率放大，通過采用反饋的方法來處理，改善穩(wěn)定源最重要的性能指標“穩(wěn)定度”，而現(xiàn)有的精密穩(wěn)定源并不具有長期穩(wěn)定性。

上述交流諧波標準功率源主要缺陷有：標準表或標準表模塊測量的量值與功率源反饋需要的量值并不完全一致，例如，標準表或標準表模塊測量基波時僅給出電壓與電流之間的相位，滿足不了功率源要求的電壓電流通道獨立動態(tài)跟蹤設定與反饋的需求。使得交流諧波標準功率源中輸出的電壓、電流信號失真大，穩(wěn)定性差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例中提供了一種寬頻功率源系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中的功率源輸出的電壓、電流信號失真大，穩(wěn)定性差的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術方案：

一種寬頻功率源系統(tǒng)，包括：功放電源、電壓功率放大器、電流功率放大器、升壓器、升流器、高精度寬頻電壓變換器和高精度寬頻電流變換器，其中：

所述功放電源分別與所述電壓功率放大器和所述電流功率放大器電連接；

所述電壓功率放大器通過所述升壓器與所述高精度寬頻電壓變換器電連接；

所述電流功率放大器通過所述升流器與所述高精度寬頻電流變換器電連接。

優(yōu)選地，所述高精度寬頻電壓變換器包括：雙極電壓互感器、檔位切換繼電器陣列和單片機，所述雙極電壓互感器與所述檔位切換繼電器陣列電連接；

所述單片機與所述檔位切換繼電器陣列電連接，用于向所述檔位切換繼電器陣列傳輸控制信號。

優(yōu)選地，所述雙極電壓互感器包括第一級互感器和第二級互感器，所述第一級互感器和所述第二級互感器電連接。

優(yōu)選地，所述電壓功率放大器還與所述高精度寬頻電壓變換器電連接，所述電流功率放大器還與所述高精度寬頻電流變換器電連接。

優(yōu)選地，所述電壓功率放大器、和所述電流功率放大器均設置有信號輸入端。

優(yōu)選地，所述高精度寬頻電壓變換器設置有電壓信號輸出端，所述高精度寬頻電流變換器設置有電流信號輸出端。

優(yōu)選地，所述高精度寬頻電壓變換器還設置有電壓反饋采樣輸出端，所述高精度寬頻電流變換器還設置有電流反饋采樣輸出端。

由以上技術方案可見，本發(fā)明實施例提供的一種寬頻功率源系統(tǒng)，包括：功放電源、電壓功率放大器、電流功率放大器、升壓器、升流器、高精度寬頻電壓變換器和高精度寬頻電流變換器，其中：所述功放電源分別與所述電壓功率放大器和所述電流功率放大器電連接；所述電壓功率放大器通過所述升壓器與所述高精度寬頻電壓變換器電連接；所述電流功率放大器通過所述升流器與所述高精度寬頻電流變換器電連接。輸入所述系統(tǒng)的信號首先功率放大，然后進行升壓、升流處理，最終經過高精度寬頻電壓變換器和高精度寬頻電流變換器后，輸出具有高精度寬頻功率的電壓電流信號，同時會將輸出的信號進行采樣反饋送回信號源處，調整輸入信號的準確度和穩(wěn)定度，進而提高了寬頻功率源的穩(wěn)定度，確保寬頻功率源各輸出的不失真功率放大。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種寬頻功率源系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種高精度寬頻信號源的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種高精度寬頻電壓變換器的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種雙極電壓互感器的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。

參見圖1，為本發(fā)明實施例提供的一種寬頻功率源系統(tǒng)的結構示意圖，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括：功放電源、電壓功率放大器、電流功率放大器、升壓器、升流器、高精度寬頻電壓變換器和高精度寬頻電流變換器。

所述功放電源分別與所述電壓功率放大器和所述電流功率放大器電連接，所述功放電源用于向所述電壓功率放大器和所述電流功率放大器供電，維持所述電壓功率放大器和所述電流功率放大器的正常工作。所述電壓功率放大器和所述電流功率放大器均設置有信號輸入端，所述信號輸入端用于輸入測試信號，測試信號由一高精度寬頻信號源產生。

圖2為一種高精度寬頻信號源的結構示意圖，如圖2所示，所述信號源包括：ARM系統(tǒng)、可編程邏輯器件、數(shù)字模擬轉換器、幅值調整電路和反饋采樣控制。信號源主要用于產生功率源所需要的各種信號波形信號，特別是諧波信號，供功率放大器放大輸出滿足系統(tǒng)工作測試需要的電壓電流。高精度寬頻信號源是基于直接數(shù)字頻率合成法、大規(guī)模的可編程邏輯器件和高速高精度的DA設計。本發(fā)明通過可編程邏輯器件按直接數(shù)字頻率合成法去構建正弦波信號源。

ARM系統(tǒng)根據(jù)測試需求，發(fā)送控制命令給可編程邏輯器件，運用直接數(shù)字頻率合成法產生數(shù)字信號，通過高速DA產生滿足需要的波形信號，通過幅值調整電路控制輸出信號幅值。反饋采樣控制電路對功率源反饋采樣獲得的信號進行數(shù)字采樣，通過矢量跟蹤反饋方法對信號輸出控制參數(shù)進行調整，從而保證功率源輸出準確穩(wěn)定的電流電壓信號。

直接數(shù)字頻率合成法的核心是一個相位累加器，累計器在時鐘的控制節(jié)拍下，輸出值每拍按步進量按一定的數(shù)值遞增，作為有限容量的累加器在時鐘節(jié)拍控制下其輸出值會在不斷累加下溢出，溢出的余值不丟失并在時鐘的不斷作用下又繼續(xù)按步進量遞增累加，如此循環(huán)不斷。

信號源通過系統(tǒng)控制器輸出各種工頻及諧波波形，經過所述電壓功率放大器、所述電流功率放大器進行信號放大。所述電壓功率放大器通過所述升壓器與所述高精度寬頻電壓變換器電連接，所述升壓器將所述電壓功率放大器輸出的信號電壓進行提升，提升電壓后的信號傳輸給高精度寬頻電壓變換器，所述高精度寬頻電壓變換器將輸入的信號處理后，輸出一寬頻電壓信號。所述電流功率放大器通過所述升流器與所述高精度寬頻電流變換器電連接，所述升流器將所述電流功率放大器輸出的信號的電流進行提升，提升電流后的信號傳輸給高精度寬頻電流變換器，所述高精度寬頻電流變換器將輸入的信號處理后輸出一寬頻電流信號。所述高精度寬頻電壓變換器還設置有電壓反饋采樣輸出端，所述高精度寬頻電流變換器還設置有電流反饋采樣輸出端。其中所述高精度寬頻電壓變換器會向所述電壓功率放大器返回一電壓反饋信號，所述電壓反饋信號可以使電壓功率放大器根據(jù)反饋回的信號對輸入的信號進行初步的調整，以滿足最終輸出的需要。所述高精度寬頻電流變換器會向所述電流功率放大器返回一電流反饋信號，同理，電流功率放大器根據(jù)電流反饋信號也對輸入的信號進行初步的調整。

如圖3所示，本實施例中的高精度寬頻電壓變換器，包括雙極電壓互感器、檔位切換繼電器陣列和單片機，所述雙極電壓互感器與所述檔位切換繼電器陣列電連接。所述單片機與所述檔位切換繼電器陣列電連接，用于向所述檔位切換繼電器陣列傳輸控制信號。其中，高精度寬頻電壓變換器核心由具有4個電壓檔位的雙級電壓互感器構成，通過單片機實現(xiàn)本地手動或遠程自動控制切換電壓檔位。

如圖4所示，所述雙極電壓互感器包括第一級互感器和第二級互感器，所述第一級互感器和所述第二級互感器電連接。雙級電壓互感器相當于將第一級互感器的空載壓降加在第二級互感器的一次繞組，使第二級互感器空載壓降減小，而雙級電壓互感器的誤差由第二級互感器空載壓降決定，為第一級互感器和第二級互感器空載誤差的乘積的負值，也等于第一級互感器和第二級互感器的一次繞組內阻抗和勵磁導納乘積的負值，雙級電壓互感器設計電壓比例為50V：4V、100V：4V、200V：4V、400V：4V。

本實施例中，高精度寬頻電流變換器由精密寬頻雙級電流互感器和電流/電壓(I/U)變換器構成。高精度寬頻電流互感器的作用是將大電流比例變換為80mA的小電流，I/U變換器的作用是將此電流比例變換為4V電壓輸出。精密寬頻雙級電流互感器是一種特殊電流互感器，它是由兩級電流互感器組成的，其中第一級電流互感器與一般的電流互感器相同，而第二級電流互感器是將第一級互感器的勵磁安匝作為第二級互感器的一次安匝。I/U變換器是將精密寬頻雙級電流互感器的二次電流變換成4V電壓。I/U變換器采用的方法是將雙級電流互感器二次繞組的主回路電流和檢測繞組的電流分別獨立檢測并轉換成電壓，再將放大變換的兩路電壓輸入到加法運算放大器求和，完成了有源阻抗的矢量電壓合成輸出。

本實施例中，所述電壓功率放大器和所述電流功率放大器均采用線性功率放大器，來保證輸出穩(wěn)定，減小失真；功放電源采用變壓器整流方式，減少開關電源對信號的影響。功率源的反饋跟蹤使用了互感器測差理論，信號源合成的輸出電壓與自身反饋電壓的差壓可分解為比差和角差，能進行數(shù)字補償，其中比差是調整DA的直流參考電壓，角差調整是數(shù)字合成器的相位高速計數(shù)器。在電壓、電流通道中，采樣功率源本身的交流模擬信號輸出，并將采樣輸出信號與信號源輸出信號進行比較獲得差值信號，把差值信號、信號源的輸出信號以及采樣輸出信號同時作為反饋信號，提供給信號源作精密反饋補償。本申請實施例中所述的差值信號的獲得，是通過將采樣輸出信號反相后與信號源的輸出信號經比例積分后獲得兩者的差值信號。差值信號交替與信號源輸出信號、采樣輸出信號同步反饋輸入到信號源作反饋補償。差值信號、信號源的輸出信號、采樣器的采樣輸出信號經模數(shù)轉換器轉換成數(shù)字信號，然后反饋輸入到信號源作反饋數(shù)字補償。

由上述實施例可見，本發(fā)明實施例提供的一種寬頻功率源系統(tǒng)，包括：功放電源、電壓功率放大器、電流功率放大器、升壓器、升流器、高精度寬頻電壓變換器和高精度寬頻電流變換器，其中：所述功放電源分別與所述電壓功率放大器和所述電流功率放大器電連接；所述電壓功率放大器通過所述升壓器與所述高精度寬頻電壓變換器電連接；所述電流功率放大器通過所述升流器與所述高精度寬頻電流變換器電連接。輸入所述系統(tǒng)的信號首先功率放大，然后進行升壓、升流處理，最終經過高精度寬頻電壓變換器和高精度寬頻電流變換器后，輸出具有高精度寬頻功率的電壓電流信號，同時會將輸出的信號進行采樣反饋送回信號源處，調整輸入信號的準確度和穩(wěn)定度，進而提高了寬頻功率源的穩(wěn)定度，確保寬頻功率源各輸出的不失真功率放大。

需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現(xiàn)本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。