用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置制造方法及图纸

一种用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置，包括电子负载单元、驱动电路、反相器、反馈电路单元、电阻（R11）、电阻（R12）和电阻（R13）。本发明专利技术通过采用反馈的方法调节场效应管的导通电阻以实现匹配负载支路上二端的电压与被检表电阻的自动匹配，并将匹配信息转换成反馈信号输出给驱动电路；驱动电路根据反相器和反馈电路单元的输出信号大小，调节其输出的电压值；电子负载单元根据驱动电路的输出电压值调节内部MOSFET管的导通阻抗，以改变自身阻抗，从而实现负载的自动匹配。本发明专利技术装置实现负载自动匹配具有精度高、速度快和操作简单，此时产生的直流和偶次谐波波形满足标准的要求，保证了试验结果的准确。

Load automatic matching device for DC and even harmonic influence test of electric energy meter

For a power meter automatic matching device DC and even harmonic impact test load, including electronic load unit, drive circuit, inverter circuit, feedback unit, resistance (R11) and resistance (R12) and resistance (R13). In order to realize the automatic load matching on resistance matching voltage branch two end and the detected meter resistance of the invention adopts the method of feedback regulation of FET, and the matching information into a feedback to the driver circuit output signal; driving circuit according to the size of the output signal of the inverter and the feedback circuit unit, adjusting the output voltage the value of the electronic load adjustment unit; internal MOSFET tube conduction impedance according to the output voltage of the driving circuit, to change its impedance, so as to realize the automatic matching of load. The device of the invention realizes automatic load matching, has the advantages of high precision, fast speed and simple operation, and meets the requirements of the standards of the DC and even harmonic waveforms generated at this time, thus ensuring the accuracy of the test results.

【技术实现步骤摘要】
用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置
一种用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置，属电能表计量

技术介绍
非线性用电设备的使用，会在电网中产生谐波，其对电能表的影响也越来越受到重视。针对几种典型的谐波类型，国家标准（GB/T17215.321-2008）提出了具体的谐波影响量试验方法和要求。其中，直流和偶次谐波影响量试验的目的是检测电流中的直流和偶次谐波对电能表计量特性的影响是否满足相应要求。试验中，标准表电流线路上的电流为全波，被检表电流线路上的电流为正半周导通且负半周截止的半波，匹配负载流过的电流为负半周导通且正半周截止的半波。平衡负载与被检表的电阻应相等，否则波形不满足要求，造成试验结果不准确。为保证平衡电阻与被检表电阻相等，目前多采用手动的方法，使用与被检表同型号的被检表或电阻当平衡负载。由于试验时被检表的规格、型号和数量不相同，并且两个回路的导线连接不可能完全一致，因此每次试验都需重新调整匹配负载。传统方法具有操作不便、耗时长且测试结果不够准确的缺点。公开号CN104698425公开了一种电能表直流偶次谐波试验的负载自动匹配方法，采用继电器和电阻并联的阵列作为匹配负载，通过控制继电器的闭合和关断，改变匹配负载的电阻值，以实现和被检测表电阻的匹配。试验时，继电器需不停动作直至匹配负载和被检表的电阻相等，继电器频繁动作易产生电弧且自动匹配耗时较长。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服了现有技术的不足，提供一种用于电能表直流和偶次谐波影响量试验的负载自动匹配装置，实现电能表直流和偶次谐波影响量试验中匹配负载和被检表电阻的快速、准确的自动匹配。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现：一种用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置，包括：电子负载单元、驱动电路、反相器、反馈电路单元、R11电阻、R12电阻和R13电阻。所述电子负载单元和电阻R13串联，构成一条支路，电阻R11和电阻R12串联，构成另一条支路，二条支路并联为负载支路，负载支路的两个端点分别为I+和I-；反馈电路单元输入端11和27分别连接被检表的两端IM-和I+；反馈电路单元的输入端12和27分别连接二极管D2的阴极和I+；反馈电路单元的输入端13和14分别连接电阻R12的两端Fv+和I-，以取电阻R12两端的电压作为参考信号；反馈电路单元的输出端15和驱动电路输入端20连接；反相器的输入端16和17分别连接电阻R13的两端Fv-和I-，反相器的输出端18和驱动电路的输入端19连接，将电阻13二端的电压信号反相并输出；驱动电路的输出端21和22分别连接电子负载单元输入端28和29，电子负载单元一端口23和I+连接，电子负载单元另一端口24和Fv-连接。所述反馈电路单元，包括：第一有效值转换器AD1、第二有效值转换器AD2、比较器A2、电容C2、电容C3、电阻R21、二极管D3、乘法器、电阻R22、电阻R23、电容C4、第二放大器A3和电阻R24。第一有效值转换器AD1将被检表电流线路二端的交流电压信号转换成直流电压信号，第二有效值转换器AD2将匹配负载支路两端的交流电压信号转换成直流电压信号；电容C2和电容C3并联，且两端分别连接比较器A2的反相端和输出端；第一有效值转换器AD1和第二有效值转换器AD2的输出分别连接比较器A2的反相端和同相端，比较器A2的输出端经过电阻R21和二极管D3，连接到乘法器的一个输入端；从取样电阻R12上获取参考波形信号，以差分的形式传输到乘法器的输入端13和14；乘法器输出端经过电阻R22，连接到第二放大器A3的反相端，第二放大器A3的正相端接地；电阻R23和电容C4并联，且两端分别连接第二放大器A3的反向端和输出端；第二放大器A3的输出端与电阻R24连接。反馈电路单元的作用是，被检表两端的电压信号反映了被检表的阻抗大小，匹配负载两端的电压信号反映了电子负载两端的阻抗大小；将被检表两端的电压和匹配负载支路（该支路包括电子负载单元、电阻R11、电阻R12和电阻R13）两端的电压接到反馈电路单元，反馈电路单元比较两者的电压大小，将被检表和匹配负载支路之间阻抗的匹配情况反馈给驱动电路。所述驱动电路，包括：第三放大器A4、电容C7、电阻R41、电阻R42、第一开关S1、MOSFET管Q7、第四放大器A5、电容C8、电阻R43、电阻R44、第二开关S2和MOSFET管Q8。所述第三放大器A4的同相端和第四放大器A5的同相端连接，第三放大器A4的反相端和第四放大器A5的反相端连接；电容C7的两端分别连接第三放大器A4的反相端和输出端；第三放大器A4输出端经电阻R41，连接到第一开关S1的输入端；电阻R42的两端分别连接电源VCC和第二开关S2的控制端；MOSFET管Q7的漏极和第一开关S1的控制端连接，MOSFET管Q7的源极接地；电容C8的两端分别连接第四放大器A5的反相端和输出端；第四放大器A5输出端经电阻R43，连接到第二开关S2的输入端；电阻R44的两端分别连接电源VCC和第二开关S2的控制端；MOSFET管Q8的漏极和第二开关S2的控制端连接，MOSFET管Q8的源极接地；通过控制MOSFET管Q7和MOSFET管Q8的导通与截止，进而控制第一开关S1和第二开关S2的断开与闭合，控制信号由时序提取电路产生。驱动电路的作用是实现对电子负载单元内部MOSFET管导通电阻的控制。所述的反相器，包括：电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电容C1、第一放大器A1组成；电阻R31连接到第一放大器A1的反相端，电阻R32连接到第一放大器A1的同相端；电阻R33和电容C1并联，且两端分别连接第一放大器A1的反相端和输出端，第一放大器A1的同相端经电阻R34接地。反相器的作用是，将电阻R13上的电压反相，保证反相器的输出信号与反馈电路单元的输出信号相位一致，反相器的输出作为驱动电路的输入信号。当电子负载单元的阻抗在驱动电路的控制下发生改变时，电阻R13上电压也会发生变化。所述电子负载单元，包括MOSFET管Q1、MOSFET管Q2、MOSFET管Q3、MOSFET管Q4、MOSFET管Q5、MOSFET管Q6、电阻R601~R612、电容C5、电容C6、第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD2组成。所述电阻R601、电阻R602、电阻R603、电容C5和第一稳压二极管ZD1并联；MOSFET管Q1、MOSFET管Q2和MOSFET管Q3并联；电阻R604两端分别连接第一稳压二极管ZD1的阴极和MOSFET管Q1的栅极；电阻R605两端分别连接第一稳压二极管ZD1的阴极和MOSFET管Q2的栅极；电阻R606两端分别连接第一稳压二极管ZD1的阴极和MOSFET管Q3的栅极；第一稳压二极管ZD1的阳极与MOSFET管Q1的源极连接；电阻R610、电阻R611、电阻R612、电容C6和第二稳压二极管ZD2并联；MOSFET管Q4、MOSFET管Q5和MOSFET管Q6并联；电阻R607二端分别连接第二稳压二极管ZD2的阴极和MOSFET管Q4的栅极；电阻R608二端分别连接第二稳压二极管ZD2的阴极和MOSFET管Q5的栅极；电阻R609二端分别连接第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置，其特征在于，所述装置包括电子负载单元、驱动电路、反相器、反馈电路单元、电阻（R11）、电阻（R12）和电阻（R13）；所述电子负载单元和电阻（R13）串联，构成一条支路，电阻（R11）和电阻（R12）串联，构成另一条支路，二条支路并联为负载支路，负载支路的两个端点分别为（I+）和（I‑）；反馈电路单元输入端（11）和（27）分别连接被检表的两端（IM‑）和（I+）；反馈电路单元的输入端（12）和（27）分别连接二极管（D2）的阴极和（I+）；反馈电路单元的输入端（13）和（14）分别接电阻（R12）的两端（Fv+）和（I‑），以取电阻（R12）两端的电压作为参考信号；反馈电路单元的输出端（15）和驱动电路输入端（20）连接；反相器的输入端（16）和（17）分别连接电阻（R13）的两端（Fv‑）和（I‑）连接，反相器的输出端（18）和驱动电路的输入端（19）连接，将电阻（13）二端的电压信号反相并输出；驱动电路的输出端（21）和（22）分别连接电子负载单元输入端（28）和（29），电子负载单元端口（23）连接（I+），电子负载单元端口（24）和（Fv‑）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置，其特征在于，所述装置包括电子负载单元、驱动电路、反相器、反馈电路单元、电阻（R11）、电阻（R12）和电阻（R13）；所述电子负载单元和电阻（R13）串联，构成一条支路，电阻（R11）和电阻（R12）串联，构成另一条支路，二条支路并联为负载支路，负载支路的两个端点分别为（I+）和（I-）；反馈电路单元输入端（11）和（27）分别连接被检表的两端（IM-）和（I+）；反馈电路单元的输入端（12）和（27）分别连接二极管（D2）的阴极和（I+）；反馈电路单元的输入端（13）和（14）分别接电阻（R12）的两端（Fv+）和（I-），以取电阻（R12）两端的电压作为参考信号；反馈电路单元的输出端（15）和驱动电路输入端（20）连接；反相器的输入端（16）和（17）分别连接电阻（R13）的两端（Fv-）和（I-）连接，反相器的输出端（18）和驱动电路的输入端（19）连接，将电阻（13）二端的电压信号反相并输出；驱动电路的输出端（21）和（22）分别连接电子负载单元输入端（28）和（29），电子负载单元端口（23）连接（I+），电子负载单元端口（24）和（Fv-）连接。2.根据权利要求1所述的用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置，其特征在于，所述反馈电路单元，包括第一有效值转换器（AD1）、第二有效值转换器（AD2）、比较器（A2）、电容（C2）、电容（C3）、电阻（R21）、二极管（D3）、乘法器、电阻（R22）、电阻（R23）、电容（C4）、第二放大器（A3）和电阻（R24）；所述第一有效值转换器（AD1）将被检表电流线路二端的交流电压信号转换成直流电压信号，第二有效值转换器（AD2）将匹配负载支路两端的交流电压信号转换成直流电压信号；电容（C2）和电容（C3）并联，且两端分别连接比较器（A2）的反相端和输出端；第一有效值转换器（AD1）和第二有效值转换器（AD2）的输出分别连接比较器（A2）的反相端和同相端，比较器（A2）的输出端经过电阻（R21）和二极管（D3），连接到乘法器的一个输入端；从取样电阻（R12）上获取参考波形信号，以差分的形式传输到乘法器的输入端（13）和（14）；乘法器输出端经过电阻（R22），连接到第二放大器（A3）的反相端，第二放大器（A3）的正相端接地；电阻（R23）和电容（C4）并联，且两端分别连接第二放大器（A3）的反向端和输出端；第二放大器（A3）的输出端与电阻（R24）连接。3.根据权利要求1所述的用于电能表直流和偶次谐波影响试验的负载自动匹配装置，其特征在于，所述驱动电路，包括第三放大器（A4）、电容（C7）、电阻（R41）、电阻（R42）、第一开关（S1）、MOSFET管（Q7）、第四放大器（A5）、电容（C8）、电阻（R43）、电阻（R44）、第二开关（S2）和MOSFET管（Q8）；所述第三放大器（A4）的同相端和第四放大器（A5）的同相端连接，第三放大器（A4）的反相端和第四放大器（A5）的反相端连接；电容（C7）的两端分别连接第三放大器（A4）的反相端和输出端；第三放大器（A4）输出端经电阻（R41），连接到第一开关（S1）的输入端；电阻（R42）的两端分别连接电源（VCC）和第二开关（S2）的控制端；MOSFET管（Q7）的漏极和第一开关（S1）的控制端连接，MOSFET管（Q7）的源极接地；电容（C8）的两端分别连接第四放大器（A5）的反相端和输出端；第四放大器（A5）输出端经电阻（R43），连接到第二开关（S2）的输入端；电阻（R44）的两端分别连接电源（VCC）和第二开关（S2）的控制端；M...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮，胡涛，梅贱生，马建，朱丹，王爱民，赵震宇，刘玲，
申请(专利权)人：国网江西省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江西,36