一种示波功率分析仪的瞬态功率触发方法技术

本发明专利技术公开了一种示波功率分析仪的功率触发方法，用户通过上位机设置触发方式为功率触发，在此条件下触发模块先采用默认功率触发门限值生成功率触发信号，上位机在显示波形数据的同时在显示屏中显示一个游标，用户借助游标调节功率触发门限值，用户选择是否需要辅助参考源共同生成功率触发信号，当不需要时触发模块根据功率数据生成功率触发信号，否则触发模块根据功率数据生成初始触发信号、根据辅助参考源数据生成辅助比较方波电平，将初始触发信号与辅助比较方波电平相与，得到功率触发信号。采用本发明专利技术可以完成功率触发的实现、触发门限值的可视化设置，以及解决当电压电流信号为无谐波正弦信号时电压电流正负翻转跳变的问题。问题。问题。

A transient power trigger method for oscillographic power analyzer

【技术实现步骤摘要】
一种示波功率分析仪的瞬态功率触发方法


[0001]本专利技术属于示波功率分析仪
，更为具体地讲，涉及一种示波功率分析仪的瞬态功率触发方法。

技术介绍

[0002]由于在示波功率分析仪中可以对待测信号的功率进行分析，为功率触发的实现提供了条件。现有示波功率分析仪通常包括采集板卡、主FPGA板卡以及上位机，采集板卡在采集数据后将数据送到主FPGA板卡上，主FPGA板卡将数据分为两路，一路存储到用于示波模式显示的FIFO中，一路送入触发模块生成触发信号。触发模块可以根据触发方式进行模块划分，当采用功率值进行触发时即为触发模块，触发模块先选择触发源，若选择的是某通道的功率值作为触发源，则将该通道的采集数据送入触发模块，将该通道的电压电流通过乘法器生成功率计算值，之后再通过比较器将该值和功率比较门限比较生成比较方波信号，最后由方波信号生成功率触发信号，功率触发信号用来控制FIFO的数据写入，确保存入FIFO的数据为用户希望抓取的信号。
[0003]当示波功率分析仪应用在电力系统中时，由于待测信号一般为周期信号，但可能富含一定次数的谐波。设待测信号电压表示式为待测电流表示式为其中N、M分别表示谐波电压和谐波电流的次数，A
n
、B
m
分别表示表示谐波电压和谐波电流的幅值，n＝0,1,
…
,N，m＝0,1,
…
,M。待测信号为谐波信号时，合成的功率信号为任意两项谐波乘积的求和。而根据三角函数公式可将任意两项谐波乘积替换为一个倍频和一个差频信号的和，由功率信号p可采用公式表示如下：
[0004][0005]这里再通过枚举的方式列举单谐信号，含二次谐波，含三次谐波，含奇次谐波(最高次5次)，含偶次谐波(最高次4次)的情况：
[0006][0007][0008][0009][0010][0011]由上述公式可以看到，对于任意波形的电压电流信号，其对应的功率信号表达式是极其复杂的，难以进行准确的功率触发门限值设置。
[0012]此外，由公式
[0013][0014]可知，电压电流富含的谐波次数越低功率波形越简单，当待测信号为单谐信号时，电压信号简化为u＝A1sinwt，电流信号简化为i＝B1sinwt，则此时功率值为：
[0015][0016]由上式可以看到当电压电流为单谐信号时其功率信号的频率变为了一个直流偏置和一个电压电流频率两倍的正弦的叠加。图1是单谐信号的电压、电流和功率波形对比图像。如图1所示，在这种情况下，电压，电流，功率在显示屏幕共同显示时功率的两个触发点电压电流一次均处在上升沿一次均处在下降沿。因此，以功率触发的方式捕获的电压电流波形可能捕获在上升沿，也可能在下降沿，几幅波形之间会出现正负翻转跳变，不利于观察波形的电压电流对应的功率值，这也是需要解决的问题。

技术实现思路

[0017]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种示波功率分析仪的瞬态功率触发方法，实现示波功率分析仪中功率触发以及触发阈值的可视化调节功能，能够让用户自由地设置功率触发阈值门限，并解决当电压电流信号为无谐波正弦信号时电压电流正负翻
转跳变的问题。
[0018]为了实现上述专利技术目的，本专利技术示波功率分析仪的瞬态功率触发方法包括以下步骤：
[0019]S1：在示波功率分析仪的主FPGA板卡配置拼合模块、功率运算模块、示波模式存储模块ACQ_FIFO和触发模块，其中拼合模块用于接收电压数据和电流数据，拼合后送入示波模式存储模块ACQ_FIFO进行存储；功率运算模块用于接收电压数据和电流数据，运算得到功率数据后送入触发模块；触发模块用于接收电压数据、电流数据和功率数据，根据用户所设置的触发源和边沿触发类型选择对应数据生成触发信号，发送至示波模式存储模块ACQ_FIFO对电压数据和电流数据的存储进行触发控制；示波模式存储模块ACQ_FIFO中所存储的电压数据和电流数据供上位机进行读取显示；
[0020]S2：用户通过上位机设置电压幅度档和电流幅度档，幅度档决定了显示屏电压电流的量程，记电压幅度档的量程为[
‑
U,U]，记电流幅度档的量程为[
‑
I,I]；
[0021]S3：采集板卡对待测信号进行采集，将采集到电压数据和电流数据发送至主FPGA板卡，主FPGA板卡将接收到的电压数据和电流数据分为三路，一路由拼合模块拼合后存储至示波模式存储模块ACQ_FIFO中，一路送入触发模块，一路送入功率运算模块运算得到对应的功率数据后发送给触发模块；
[0022]S4：用户通过上位机设置功率触发的触发源和边沿触发类型，若选择的是某通道的功率值作为触发源，则触发模块采用功率触发的方式；此时上位机将触发源、边沿触发类型和预先设置的默认功率触发门限值发送给主FPGA板卡中的触发模块，触发模块采用如下方法生成功率触发信号：
[0023]触发模块将从功率运算模块接收到的功率数据与默认功率触发门限值进行比较，生成功率比较方波电平，根据边沿触发类型选择该功率比较方波电平的上升沿、下降沿或双边沿作为功率触发信号；
[0024]主FPGA板卡控制示波模块存储模块ACQ_FIFO根据功率触发信号进行采集数据存储，上位机从示波模块存储模块ACQ_FIFO中读取出电压数据和电流数据，计算出对应功率数据并进行量化显示，功率数据量化的具体方法如下：
[0025]记采集板卡中ADC模块的分辨率为2K，对于根据电压数据和电流数据计算出的任一功率值p，其量化结果k(p)的计算公式如下：
[0026][0027]其中，Δp表示功率的单位增量，
[0028]S5：上位机将采用步骤S3中的量化方法得到默认功率触发门限值的量化值在显示屏中显示一个游标，其初始位置对应量化值用户通过上位机调节功率触发门限值，记调节后的功率触发门限值为采用步骤S3中的量化方法得到当前功率触发门限值为对应的量化值上位机调整游标位置至量化值对应位置；
[0029]S6：用户根据实际需要选择是否需要辅助参考源共同生成功率触发信号，如果不
需要，则设置辅助参考源工作使能信号为无效，如果需要，则设置辅助参考源工作使能信号为有效，同时设置辅助参考源选择信号，用于选择采用电压数据或电流数据作为辅助参考源，并设置电压门限值或电流门限值；
[0030]S7：触发模块在接收到无效的辅助参考源工作使能信号时，采用如下方法生成功率触发信号：
[0031]触发模块将从功率运算模块接收到的功率数据与功率触发门限值进行比较，生成功率比较方波电平，根据边沿触发类型选择该功率比较方波电平的上升沿、下降沿或双边沿作为功率触发信号；
[0032]触发模块在接收到有效的辅助参考源工作使能信号时，采用如下方法生成功率触发信号：
[0033]触发模块将从功率运算模块接收到的功率数据与功率触发门限值进行比较，生成功率比较方波电平，根据边沿触发类型选择该功率比较方波电平的上升沿、下降沿或双边沿作为初始触发信号；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种示波功率分析仪的瞬态功率触发方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在示波功率分析仪的主FPGA板卡配置拼合模块、功率运算模块、示波模式存储模块ACQ_FIFO和触发模块，其中拼合模块用于接收电压数据和电流数据，拼合后送入示波模式存储模块ACQ_FIFO进行存储；功率运算模块用于接收电压数据和电流数据，运算得到功率数据后送入触发模块；触发模块用于接收电压数据、电流数据和功率数据，根据用户所设置的触发源和边沿触发类型选择对应数据生成触发信号，发送至示波模式存储模块ACQ_FIFO对电压数据和电流数据的存储进行触发控制；示波模式存储模块ACQ_FIFO中所存储的电压数据和电流数据供上位机进行读取显示；S2：用户通过上位机设置电压幅度档和电流幅度档，幅度档决定了显示屏电压电流的量程，记电压幅度档的量程为[
‑
U,U]，记电流幅度档的量程为[
‑
I,I]；S3：采集板卡对待测信号进行采集，将采集到电压数据和电流数据发送至主FPGA板卡，主FPGA板卡将接收到的电压数据和电流数据分为三路，一路由拼合模块拼合后存储至示波模式存储模块ACQ_FIFO中，一路送入触发模块，一路送入功率运算模块运算得到对应的功率数据后发送给触发模块；S4：用户通过上位机设置功率触发的触发源和边沿触发类型，若选择的是某通道的功率值作为触发源，则触发模块采用功率触发的方式；此时上位机将触发源、边沿触发类型和预先设置的默认功率触发门限值发送给主FPGA板卡中的触发模块，触发模块采用如下方法生成功率触发信号：触发模块将从功率运算模块接收到的功率数据与默认功率触发门限值进行比较，生成功率比较方波电平，根据边沿触发类型选择该功率比较方波电平的上升沿、下降沿或双边沿作为功率触发信号；主FPGA板卡控制示波模块存储模块ACQ_FIFO根据功率触发信号进行采集数据存储，上位机从示波模块存储模块ACQ_FIFO中读取出电压数据和电流数据，计算出对应功率数据并进行量化显示，功率数据量化的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱根，许波，程玉华，陈子灵，耿航，陈凯，钟乔，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：