一种基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法及装置，方法步骤包括：通过上位机确保各个直流输出单元信号输出同步并向各个直流输出单元发出电流输出指令；各个直流输出单元解析电流输出指令得到待生成电流的各次谐波含量和谐波相位值，生成指定频率的模拟电流信号I

DC large current standard source output method and device based on parallel connection

The invention discloses a device and DC standard current source output method based on parallel bus. The method comprises the following steps: to ensure all the DC output signal output unit and a synchronous current output instruction to each DC output unit through the host computer; every single element analysis of DC output current output order of harmonics to be generated current harmonic phase value, analog current signal generation of specified frequency I

【技术实现步骤摘要】
一种基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法及装置
本专利技术涉及用于直流表的校准和直流电流计量溯源的高精度直流大电流输出直流源，具体涉及一种基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法及装置。
技术介绍
电力电子技术的快速发展引领了新一轮技术革命。当前，直流技术快速发展，电动汽车、特高压直流输电等技术从探索阶段走向了成熟。电动汽车成为了全球最热门的行业之一，为国人熟知的美国特斯拉、国内的比亚迪E系列等等，都已走向了市场；自向家坝-上海、锦屏-苏南等±800kV特高压直流输电工程投运以来，目前国内已建成或在建的特高压直流输电线路达10多条。直流技术的应用也催动了直流计量领域的快速发展。针对电动汽车充电和特高压直流输电中的直流计量装置(包括直流电压互感器、直流电流互感器、直流电能表等装置)的检定和检验，目前许多企业和机构做了大量工作。如南瑞继保、西安西电等公司已生产用于计量直流电流、电压用的互感器；威胜、科陆等公司已研制出用于计量电动汽车充电的直流计量装置并已投入使用等等。多个机构已研制出用于实验室检定直流计量装置的标准直流设备。直流装置的技术要求和检测方法相关规程也不断出台。国网公司企业标准QGDW530-2010《高压直流输电直流电子式电流互感器技术规范》、QGDW531-2010《高压直流输电直流电子式电压互感器技术规范》，国家计量检定规程JJG842-1993《直流电能表》、JJG982-2003《直流电阻箱》，对直流互感器、直流电能表、电阻箱的技术要求和检定方法等做出了详细规定。当前，大量有关直流计量设备的检定工作正如火如荼地开展。在实验室可完成大电流直流表的检定工作。但是由于实验室高精度大输出的直流源通常存在体积大、设备笨重的问题，搬到现场去开展现场检定工作十分困难。因此有必要研制一种高精度大输出的标准源，便于计量装置现场周期检定工作的开展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种输出电流大、输出精度高、扩展和简化灵活方便、应用范围广的基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法及装置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供一种基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法，实施步骤包括：1)预先将各个用于输出直流电流的直流输出单元的输出端并联，通过上位机向各个直流输出单元发出同步触发脉冲，来判断各个直流输出单元之间信号输出是否同步，如果各个直流输出单元之间信号输出不同步，跳转执行步骤1)；否则，跳转执行步骤2)；2)通过上位机向各个直流输出单元发出电流输出指令；3)各个直流输出单元解析电流输出指令得到待生成电流的各次谐波含量和谐波相位值，根据所述各次谐波含量和谐波相位值生成指定频率的模拟电流信号I0；各个直流输出单元将当前的输出直流电流采样并缩小指定倍数得到采样电流Ix，将采样电流Ix和模拟电流信号I0做差得到电流补偿部分ΔI，将电流补偿部分ΔI输入电流功放标准源，通过电流功放标准源得到各个直流输出单元的输出直流电流；4)将各个直流输出单元的输出直流电流并联汇流输出。优选地，步骤1)的详细步骤包括：1.1)通过上位机向各个直流输出单元发出同步触发脉冲，各个直流输出单元输出电流的同时，启动计数器计数；1.2)经过指定时间后，各个直流输出单元停止输出电流的同时，通过上位机向各个直流输出单元再次发出同步触发脉冲，且各个直流输出单元的计数器分别在同步脉冲触发下停止计时；1.3)指定一个直流输出单元作为主机、其余直流输出单元作为从机，将主机、从机计数数值相减，如果相减结果均大于预设阈值，则判定各个直流输出单元之间信号输出不同步，跳转执行步骤1)；否则判定各个直流输出单元之间信号输出同步，跳转执行步骤2)。优选地，步骤3)中根据所述各次谐波含量和谐波相位值生成模拟电流信号I0的详细步骤包括：S1)将各次谐波含量和谐波相位值生成纹波波形数据；同时，发出频率控制字K作为相位累加器的输入，所述相位累加器由N位加法器和N位寄存器级联组成，所述频率控制字K为二进制编码的相位增量值；S2)相位累加器将N位寄存器的输出反馈到N位加法器的输入端实现累加的功能，在每一个时钟脉冲fc，N位加法器把频率控制字K累加一次，且通过N位寄存器输出相应增加一个步长的相位增量，使得相位累加器的输出为以K为步长的线性递增序列，将所述以K为步长的线性递增序列存储在波形存储器中；S3)根据纹波波形数据对所述波形存储器进行查表抽样得到纹波信号，且将纹波信号通过D/A转换模块进行D/A转换得到指定频率的模拟电流信号I0。优选地，步骤S3)将纹波信号进行D/A转换时，具体是指接收来自上位机发出的同步触发脉冲，每收到一个同步触发脉冲则引发一次触发脉冲中断，同时通过设置为PPS输出模式的同步信号源向各个直流输出单元的控制单元输出同步信号，各个直流输出单元的控制单元采用同步锁相机制捕捉输出波形的过零时刻，当捕捉到D/A转换模块输出波形的过零时刻则引发一次DAC过零中断，然后获取相邻的触发脉冲中断、DAC过零中断之间的时间差，并将该时间差输入DDS数字频率合成器得到DAC频率控制信号，将所述DAC频率控制信号输入D/A转换模块的控制端，控制D/A转换模块将输入的纹波信号进行D/A转换，得到指定频率的模拟电流信号I0。本专利技术还提供一种基于并联汇流的直流大电流标准源输出装置，包括上位机和两个以上的直流输出单元，所述直流输出单元包括控制单元、纹波输出模块、误差放大器、电流功放标准源和直流传感器，所述控制单元分别与上位机相连，所述控制单元的输出端和纹波输出模块相连，所述误差放大器的一路输入端和纹波输出模块的输出端相连、另一路输入端和直流传感器的输出端相连，所述误差放大器的输出端和电流功放标准源相连，所述直流传感器的输入端和电流功放标准源的输出端相连，且所有直流输出单元的电流功放标准源的输出端并联后作为直流大电流标准源输出端。优选地，所述控制单元包括微处理器和通讯接口，所述微处理器通过通讯接口和上位机相连，所述纹波输出模块和微处理器的输出端相连。优选地，所所述控制单元还包括显示器和键盘模块，所述显示器、键盘模块分别与微处理器相连。优选地，所所述控制单元还包括脉冲采集器，所述脉冲采集器的输出端与微处理器相连。优选地，所所述纹波输出模块包括DSP处理器、N位加法器、N位寄存器、波形存储器、D/A转换模块和参考时钟模块，所述DSP处理器和微处理器相连，所述N位加法器、N位寄存器两者串接形成相位累加器，所述DSP处理器的输出端与相位累加器的输入端，所述N位寄存器的输出与波形存储器的地址线相连，所述DSP处理器的波纹波形数据输出端、参考时钟模块的输出端共同与波形存储器相连，所述D/A转换模块的输入端分别与波形存储器、参考时钟模块相连，所述DSP处理器对波形存储器进行查表、把存储在波形存储器中二进制编码值形式的信号抽样值查出得到纹波信号，且将纹波信号通过D/A转换模块进行D/A转换得到指定频率的模拟电流信号，所述D/A转换模块的输出端和误差放大器相连。本专利技术基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法具有下述优点：1、本专利技术在各个直流输出单元之间信号输出同步的前提下，通过上位机向各个直流输出单元发出电流输出指令，各个直流输出单元解析电流输出指令得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法，其特征在于实施步骤包括：1)预先将各个用于输出直流电流的直流输出单元的输出端并联，通过上位机向各个直流输出单元发出同步触发脉冲，来判断各个直流输出单元之间信号输出是否同步，如果各个直流输出单元之间信号输出不同步，跳转执行步骤1)；否则，跳转执行步骤2)；2)通过上位机向各个直流输出单元发出电流输出指令；3)各个直流输出单元解析电流输出指令得到待生成电流的各次谐波含量和谐波相位值，根据所述各次谐波含量和谐波相位值生成指定频率的模拟电流信号I

【技术特征摘要】
1.一种基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法，其特征在于实施步骤包括：1)预先将各个用于输出直流电流的直流输出单元的输出端并联，通过上位机向各个直流输出单元发出同步触发脉冲，来判断各个直流输出单元之间信号输出是否同步，如果各个直流输出单元之间信号输出不同步，跳转执行步骤1)；否则，跳转执行步骤2)；2)通过上位机向各个直流输出单元发出电流输出指令；3)各个直流输出单元解析电流输出指令得到待生成电流的各次谐波含量和谐波相位值，根据所述各次谐波含量和谐波相位值生成指定频率的模拟电流信号I0；各个直流输出单元将当前的输出直流电流采样并缩小指定倍数得到采样电流Ix，将采样电流Ix和模拟电流信号I0做差得到电流补偿部分ΔI，将电流补偿部分ΔI输入电流功放标准源，通过电流功放标准源得到各个直流输出单元的输出直流电流；4)将各个直流输出单元的输出直流电流并联汇流输出。2.根据权利要求1所述基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法，其特征在于，步骤1)的详细步骤包括：1.1)通过上位机向各个直流输出单元发出同步触发脉冲，各个直流输出单元输出电流的同时，启动计数器计数；1.2)经过指定时间后，各个直流输出单元停止输出电流的同时，通过上位机向各个直流输出单元再次发出同步触发脉冲，且各个直流输出单元的计数器分别在同步脉冲触发下停止计时；1.3)指定一个直流输出单元作为主机、其余直流输出单元作为从机，将主机、从机计数数值相减，如果相减结果均大于预设阈值，则判定各个直流输出单元之间信号输出不同步，跳转执行步骤1)；否则判定各个直流输出单元之间信号输出同步，跳转执行步骤2)。3.根据权利要求1所述基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法，其特征在于，步骤3)中根据所述各次谐波含量和谐波相位值生成模拟电流信号I0的详细步骤包括：S1)将各次谐波含量和谐波相位值生成纹波波形数据；同时，发出频率控制字K作为相位累加器的输入，所述相位累加器由N位加法器和N位寄存器级联组成，所述频率控制字K为二进制编码的相位增量值；S2)相位累加器将N位寄存器的输出反馈到N位加法器的输入端实现累加的功能，在每一个时钟脉冲fc，N位加法器把频率控制字K累加一次，且通过N位寄存器输出相应增加一个步长的相位增量，使得相位累加器的输出为以K为步长的线性递增序列，将所述以K为步长的线性递增序列存储在波形存储器中；S3)根据纹波波形数据对所述波形存储器进行查表抽样得到纹波信号，且将纹波信号通过D/A转换模块进行D/A转换得到指定频率的模拟电流信号I0。4.根据权利要求3所述基于并联汇流的直流大电流标准源输出方法，其特征在于，步骤S3)将纹波信号进行D/A转换时，具体是指接收来自上位机发出的同步触发脉冲，每收到一个同步触发脉冲则引发一次触发脉冲中断，同时通过设置为PPS输出模式的同步信号源向各个直流输出单元的控制单元输出同步信号，各个直流输出单元的控制单元采用同步锁相机制捕捉输出波形的过零时刻，当捕捉到D/A转换模块输出波形的过零时刻则引发一次DAC过零中断，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海元，李恺，陈向群，李劲柏，杨茂涛，柳宇航，彭潇，黄红桥，卜文彬，
申请(专利权)人：国网湖南省电力公司计量中心，国网湖南省电力公司，国家电网公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，北京国网普瑞特高压输电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43