專利名稱：一種電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電工儀器儀表行業(yè)電能表檢驗(yàn)裝置，它涉及電氣自動(dòng)化測(cè)量、 計(jì)算機(jī)通訊、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的電能表調(diào)試、校驗(yàn)一般采用人工方式，在生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)中，電能表 的調(diào)試、校驗(yàn)是相互獨(dú)立的，多次重復(fù)掛表接線的過(guò)程，浪費(fèi)了人力和時(shí)間， 而且調(diào)試誤差大、生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。電子式電能表的生產(chǎn)急 需一種高速度、高可靠性的調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)采用人工方式，調(diào)試誤差大、生 產(chǎn)效率低的缺陷，本發(fā)明提供一種電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)。本發(fā)明所述的一種電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)由多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元、VXI總線控制器和SPWM功率輸出單元組成；所述多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元，將SP觀功率輸出單元輸出的三相標(biāo)準(zhǔn)功率電源信號(hào)和被校電子式電能表輸出的電能脈沖信號(hào)迸行調(diào)理，傳送到VXI總線控制器中的模擬量輸入模板。所述VXI總線控制器包括O槽控制器、模擬量輸入模板、數(shù)字脈沖輸入輸出模板、模擬量輸出模板、開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板、多功能通訊模板。vxi總線控^器中的模擬量輸入模板和數(shù)字脈沖輸入輸出模板，分別采集SPWM功率輸 出單元輸出的標(biāo)準(zhǔn)功率電源的電能參量和被校電能表的電能脈沖信號(hào)，VXI總線控制器O槽控制器進(jìn)行這些數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、分析，得到高精度的測(cè)試電源 參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖，從而計(jì)算出被校電子式電能表的電參數(shù)測(cè)量誤差和電 能計(jì)量誤差。VXI總線控制器將被校電子式電能表的各種誤差值的修正結(jié)果反 饋給被校電子式電能表。VXI總線控制器中的模擬量輸出模板采用數(shù)字頻率合成技術(shù)和多通道同步輸出技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的三相正弦波輸出，輸出的波形幅值、頻率、相位等由o槽控制器進(jìn)行連續(xù)可調(diào)。VXI總線控制器中的開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板，實(shí)現(xiàn)對(duì)SP麗功率輸出單元的脈寬調(diào)制控制、輸出 量程控制、故障保護(hù)控制。VXI總線控制器中的多功能通訊模板配置RS232、RS485、 GPIB通訊功能，VXI總線控制器與上位機(jī)之間采用GPIB形式通訊。VXI 總線控制器與被校電子式電能表、誤差顯示器之間采用RS485形式通訊，形成 總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述SPWM功率輸出單元，由VXI總線控制器中的模擬量輸出模板的輸出信 號(hào)驅(qū)動(dòng)，采用正弦波脈寬調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)功率電源的輸出。SPWM功率輸 出單元的電源輸出驅(qū)動(dòng)被校電子式電能表，同時(shí)反饋給多通道同步交流信號(hào) 調(diào)理采樣單元和VXI總線控制器中的模擬量輸入模板，形成實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是由采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 VXI總線自動(dòng)測(cè)試技術(shù)、SPWM穩(wěn)功源的程控技術(shù)、電子式電能表的網(wǎng)絡(luò)通訊 及自動(dòng)修正誤差技術(shù)，所構(gòu)成的電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)，提高 了電子式電能表產(chǎn)品生產(chǎn)工藝水平，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，增加了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 能力。


圖1為本發(fā)明的電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本 發(fā)明的多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元原理框圖；圖3為SPWM功率輸出單 元原理圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一參見(jiàn)圖1至3，本具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明 的電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)由多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元、 VXI總線控制器和SPWM功率輸出單元組成；所述多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元，將SPWM功率輸出單元輸出的三相標(biāo)準(zhǔn)功率電源信號(hào)和被校電子式電 能表輸出的電能脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，傳送到VXI總線控制器中的模擬量輸入 模板。所述VXI總線控制器包括0槽控制器、模擬量輸入模板、數(shù)字脈沖輸 入輸出模板、模擬量輸出模板、開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板、多功能通訊模板。VXI 總線控制器中的模擬量輸入模板和數(shù)字脈沖輸入輸出模板，分別采集標(biāo)準(zhǔn)功 率電源的電能參量和被校電能表的電能脈沖信號(hào)，VXI總線控制器0槽控制 器進(jìn)行這些數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、分析，得到高精度的測(cè)試電源參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)電能脈 沖，從而計(jì)算出被校電子式電能表的電參數(shù)測(cè)量誤差和電能計(jì)量誤差，實(shí)現(xiàn) 寬量程高精度標(biāo)準(zhǔn)電能表功能。VXI總線控制器將被校電子式電能表的各種 誤差值的修正結(jié)果反饋給被校電子式電能表。VXI總線控制器中的模擬量輸 出模板采用數(shù)字頻率合成技術(shù)和多通道同步輸出技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的三相正弦波輸出，輸出的波形幅值、頻率、相位等由o槽控制器進(jìn)行連續(xù)可調(diào)。VXI總線控制器中的開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板，實(shí)現(xiàn)對(duì)SPWM功率輸出單 元的脈寬調(diào)制控制、輸出量程控制、故障保護(hù)控制，實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性 程控功率電源功能。VXI總線控制器中的多功能通訊模板配置RS232、 RS485、 GPIB通訊功能，VXI總線控制器與上位機(jī)之間采用GPIB形式通訊。VXI總線 控制器與被校電子式電能表、誤差顯示器之間采用RS485形式通訊，形成總 線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)以VXI總線自動(dòng)測(cè)試控制器為測(cè)控核心。電子 式電能表采用美國(guó)ADI公司的高性能電能計(jì)量芯片和Microchip公司的低功 耗、嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)SOC微處理控制器，使得電子式電能表具有遠(yuǎn)程通訊、 在線修改等功能，通過(guò)接受VXI控制器的指令進(jìn)行誤差傳遞和修正，極大程 度提高了工作效率和產(chǎn)品工藝先進(jìn)性。每一只電能表都具有RS485通訊接口， 設(shè)置不同的地址。在校驗(yàn)時(shí)可以和VXI總線控制器進(jìn)行通訊，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使 用過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表功能。誤差顯示器采用美國(guó)ATMEL公司 的工業(yè)級(jí)微處理控制器和ALTERA的CPLD可編程邏輯成列芯片。實(shí)現(xiàn)對(duì)VXI 總線控制器中的數(shù)字脈沖輸入輸出模板和電子式電能表的輸出脈沖采集，進(jìn) 行脈寬、幅值、頻率的計(jì)算，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出計(jì)量誤差和報(bào)警值，將 這些信息通過(guò)RS485接口傳到VXI總線控制器上。本具體實(shí)施方式
如圖2所示，以VXI總線控制器的模擬量輸入模塊、數(shù)字 脈沖輸入輸出模板和多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元為核心構(gòu)成寬量程高 精度標(biāo)準(zhǔn)電能表。達(dá)到200KS/s采樣率、16位精度，保證信號(hào)的采集精度和速 度。信號(hào)調(diào)理部分采用高精度電子式互感器，與傳統(tǒng)的電磁互感器相比，具 有精度高、量程范圍廣、無(wú)磁飽和、隔離性能好、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。對(duì)交流 電信號(hào)采用自適應(yīng)、同步交流采集原理進(jìn)行信號(hào)的采集、處理、變換。采樣 模塊利用硬件同步采樣方式，并通過(guò)數(shù)字鎖相環(huán)電路直接控制采樣保持電路 來(lái)獲得更高的同步精度。為了使采樣信號(hào)f ^t)能反映被采樣的模擬信號(hào)f(t)， 采樣頻率必須滿足采樣定理，即采樣頻率fs必須大于模擬量所含最高次有效諧波頻率finax的兩倍。實(shí)際采樣時(shí)一般使fs》10fhiax，以保證采樣信號(hào)能夠準(zhǔn)確 地代表被采樣的模擬信號(hào)。采用傅氏濾波或快速傅立葉變換(FFT)等有等間隔 采樣要求的濾波算法提取信號(hào)特征量。
本具體實(shí)施方式
如圖3所示，模擬量輸出模板、開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板以 及SPWM功率輸出單元為核心構(gòu)成程控標(biāo)準(zhǔn)功率電源。模擬量輸出模板采用直 接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)， 16位輸出精度。在相對(duì)帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、 相位連續(xù)性、正交輸出、高分辨力以及集成化等一系列性能指標(biāo)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過(guò)了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達(dá)到的水平，為系統(tǒng)提供了優(yōu)于模擬信號(hào)源的性 能。SP觀功率輸出單元的放大部分，采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)IPM智能功率模塊，把功率器件與傳感器、檢測(cè)和控制電路、保護(hù)電路及故障自診斷電路 等集成為一體并具有功率輸出能力的新型器件。由于這類器件可代替人工來(lái) 完成復(fù)雜的功率控制，因此它被賦予智能的特征，包括欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓 保護(hù)、過(guò)電流、短路保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、輸出電壓過(guò)沖保護(hù)、瞬態(tài)電流限制、 軟啟動(dòng)和最大輸入功率限制等保護(hù)電路，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可 靠性。功率放大電路設(shè)計(jì)將多電平變換技術(shù)、功率因數(shù)校正技術(shù)、以及軟開(kāi) 關(guān)技術(shù)結(jié)合到了一個(gè)應(yīng)用的契合點(diǎn)，提出了一種新穎的多脈波變流三電平無(wú) 源無(wú)損軟開(kāi)關(guān)PFC電路拓?fù)洌瑯O大程度上提高了電源的工作效率。功率主電 路采用AC/DC/AC結(jié)構(gòu)，前級(jí)為功率因數(shù)校正(PFC)電路，由Boost變換器 構(gòu)成，用于提高網(wǎng)測(cè)功率因數(shù)、降低網(wǎng)側(cè)電流的THD值，并為逆變部分提供 一個(gè)合適的直流母線電壓。后級(jí)的全橋逆變電路完成正弦波逆變、快速調(diào)壓 穩(wěn)流功能。逆變輸出的高頻SPWM波經(jīng)過(guò)LC濾波，得到平滑正弦波。以VXI 的模擬量輸出模塊為核心構(gòu)成多通道同步輸出的三相SPWM信號(hào)源。
權(quán)利要求
1、一種電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于所述自動(dòng)化系統(tǒng)由多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元、VXI總線控制器和SPWM功率輸出單元組成；所述多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元，將SPWM功率輸出單元輸出的三相標(biāo)準(zhǔn)功率電源信號(hào)和被校電子式電能表輸出的電能脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，傳送到VXI總線控制器中的模擬量輸入模板；所述VXI總線控制器包括0槽控制器、模擬量輸入模板、數(shù)字脈沖輸入輸出模板、模擬量輸出模板、開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板、多功能通訊模板；VXI總線控制器中的模擬量輸入模板和數(shù)字脈沖輸入輸出模板，分別采集SPWM功率輸出單元輸出的標(biāo)準(zhǔn)功率電源的電能參量和被校電能表的電能脈沖信號(hào)，VXI總線控制器0槽控制器進(jìn)行這些數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、分析，得到高精度的測(cè)試電源參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖，從而計(jì)算出被校電子式電能表的電參數(shù)測(cè)量誤差和電能計(jì)量誤差。VXI總線控制器將被校電子式電能表的各種誤差值的修正結(jié)果反饋給被校電子式電能表；VXI總線控制器中的模擬量輸出模板采用數(shù)字頻率合成技術(shù)和多通道同步輸出技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的三相正弦波輸出，輸出的波形幅值、頻率、相位等由0槽控制器進(jìn)行連續(xù)可調(diào)；VXI總線控制器中的開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板，實(shí)現(xiàn)對(duì)SPWM功率輸出單元的脈寬調(diào)制控制、輸出量程控制、故障保護(hù)控制；VXI總線控制器中的多功能通訊模板配置RS232、RS485、GPIB通訊功能，VXI總線控制器與上位機(jī)之間采用GPIB形式通訊；VXI總線控制器與被校電子式電能表、誤差顯示器之間采用RS485形式通訊，形成總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；所述SPWM功率輸出單元，由VXI總線控制器中的模擬量輸出模板的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)，采用正弦波脈寬調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)功率電源的輸出；SPWM功率輸出單元的電源輸出驅(qū)動(dòng)被校電子式電能表，同時(shí)反饋給多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元和VXI總線控制器中的模擬量輸入模板，形成實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制。
全文摘要
一種電子式電能表調(diào)試、校驗(yàn)自動(dòng)化系統(tǒng)，它屬于電工儀器儀表行業(yè)，涉及電氣自動(dòng)化測(cè)量、計(jì)算機(jī)通訊、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有技術(shù)調(diào)試誤差大、生產(chǎn)效率低的缺陷。本發(fā)明由多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元、VXI總線控制器和SPWM功率輸出單元組成；多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元將采集的被校電子式電能表的誤差值，傳輸給VXI總線控制器，VXI總線控制器經(jīng)過(guò)運(yùn)算、分析、調(diào)整，再反饋給被校電子式電能表；SPWM功率輸出單元在VXI總線控制器控制下，給多通道同步交流信號(hào)調(diào)理采樣單元和被校電子式電能表供電；本發(fā)明提高了電子式電能表產(chǎn)品生產(chǎn)工藝水平，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
文檔編號(hào)G01R35/00GK101149425SQ20071014450
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者王慧武 申請(qǐng)人:哈爾濱電工儀表研究所