CN213023536U - 一种提高测试精度的容量测试仪校准装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种提高测试精度的容量测试仪校准装置，包括操作显示模块、微处理器、FPGA模块、电压频率发生模块、电压输出模块、分压模块、电流频率发生模块、电流输出模块；微处理器与操作显示模块、FPGA模块电连接；FPGA模块与电压频率发生模块、电流频率发生模块电连接；FPGA模块连接电压输出模块、分压模块，分压模块的输出端输出测试电压；FPGA模块连接电流输出模块，电流输出模块的输出端输出测试电流。本实用新型能够提升提高容量测试仪校准装置的测试精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及仪器仪表技术领域，尤其涉及一种提高测试精度的容量测试仪校准装置。
背景技术
目前，变压器容量测试仪的校准，是采用一个三相功率源，模拟变压器的一次侧额定电压和额定电流，变压器容量测试仪测量三相功率源输出的电压和电流，再通过公式计算变压器的容量测试值，将测量得到的容量测试值与模拟变压器的额定容量值进行对比，从而校准容量测试仪。
但是，传统的三相功率源采用稳定的交流输出源，从原理方面按照理论模型进行。在变压器的实际应用及测试过程中，由于变压器绕组中通过电流时，尤其是在绕组导线、油箱、结构件、铁芯和屏蔽内都会引起附加损耗，这些损耗不仅与温度有关，而且与漏磁场变化的频率有关。那么实际的变压器容量测试仪在根据变压器一次侧的电压和电流计算变压器容量时，其计算算法中也需要设计漏磁场频率附加耗损算法，才能更精确的得到变压器容量。
空气中的漏磁场可以认为和电流的线性关系，因此导线中的涡流耗损也可以认为和电流时二次方关系。但由于在铁磁材料中，电流和磁场的关系复杂，因而耗损和电流之间关系复杂，其频率对于附件损耗无法用简单的数学公式表达而准确算出。变压器容量测试仪中设置的漏磁场频率附加耗损算法是否可以准确的计算出漏磁场频率对于附件损耗关系，关系到变压器容量测试仪的测试精度。
那么，设计一种容量测试仪校准装置，更够校验容量测试仪校准对“漏磁场频率和附件损耗关系”的准确度，从而提升提高测试精度的容量测试仪校准装置，是新的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种提高测试精度的容量测试仪校准装置，设置有电压频率发生模块和电流频率发生模块，输出的电压和电流中拟合有漏磁场频率信号，从而输出的电压和电流更接近真实的变压器一次侧电压电流，从而能够校验容量测试仪对“漏磁场频率和附件损耗关系”的准确度，从而提升提高容量测试仪校准装置的测试精度。
本实用新型采用的技术方案为：
一种提高测试精度的容量测试仪校准装置，包括操作显示模块、微处理器、FPGA模块、电压频率发生模块、电压输出模块、分压模块、电流频率发生模块、电流输出模块；
所述的微处理器与操作显示模块电连接，所述的微处理器与FPGA模块电连接；
所述FPGA模块分别与电压频率发生模块、电流频率发生模块电连接；FPGA模块的电压信号输出端连接电压输出模块的输入端，电压输出模块的输出端连接分压模块的输入端，分压模块的输出端输出测试电压；FPGA模块的电流信号输出端连接电流输出模块的输入端，电流输出模块的输出端输出测试电流。
优选的，所述的电压频率发生模块包括时钟基准模块、方波发生器、调频调幅模块、D/A转换模块、功率放大模块；
所述的方波发生器与时钟基准模块电连接；方波发生器的信号输入端连接FPGA模块的数字频率信号输出端，方波发生器的信号输出端连接调频调幅模块的信号输入端，调频调幅模块的信号输出端连接D/A转换模块的信号输入端，D/A转换模块的信号输出端连接功率放大模块的信号输入端，功率放大模块的信号输出端连接FPGA模块的模拟频率信号输入端。
具体的，电流频率发生的原理与电压频率发生的原理相同，因此，所述的电流频率发生模块与电压频率发生模块相同。
所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，还包括电压反馈模块；所述的电压反馈模块包括电压反馈测量单元、第一A/D转换模块和第一电压基准模块；
所述的电压反馈测量单元的输入端连接分压模块的输出端，电压反馈测量单元的输出端连接第一A/D转换模块的输入端，第一A/D转换模块的输出端连接FPGA模块的反馈电压信号输入端；第一A/D转换模块与第一电压基准模块电连接。
所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置还包括电流反馈模块；所述的电流反馈模块包括电流反馈测量单元、第二A/D转换模块和第二电压基准模块；所述的电流反馈测量单元的输入端连接电流输出模块的输出端，所述的电流反馈测量单元的输出端连接第二A/D转换模块的输入端，所述的第二A/D转换模块的输出端连接FPGA模块的反馈电流信号输入端；第二A/D转换模块和第二电压基准模块电连接。
所述的操作显示模块包括触摸屏和按键模块，所述的触摸屏和按键模块分别与微处理器电连接。
所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，还包括接口模块，所述的接口模块与微处理器电连接，实现微处理器中信息的导入导出。
所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置还包括存储模块，所述的存储模块与微处理器电连接。
为了扩大校准装置的量程，可将所述的电压输出模块的数目设置为多个。
本实用新型具有以下有益效果
（1）设置电压频率发生模块和电流频率发生模块，在微处理器、FPGA模块控制下，电压频率发生模块和电流频率发生模块产生漏磁场频率信号，FPGA模块控制电压输出模块和电流输出模块输出拟合有漏磁场频率信号的测试电压信号和测试电流信号，输出的测试电压信号和测试电流信号更加接近实际中变压器容量与一次侧电压、电流信号的关系，输出的测试电压信号和测试电流信号更加精确，能够校验容量测试仪对“漏磁场频率和附件损耗关系”的准确度，从而提升提高容量测试仪校准装置的测试精度。
（2）设置电压反馈模块和电流反馈模块，测量得到测试电压信号值和测试电流信号值，显示于触摸屏上，与设定的本应输出的测试电压信号值和测试电流信号值相比较，一方面可检验校准装置本身的准确度，另一方面也可以检测容量测试仪测得的测试电压值和测试电流值是否准确，从而更加准确的校验容量测试仪。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本实用新型包括一种提高测试精度的容量测试仪校准装置，包括操作显示模块、微处理器、FPGA模块、电压频率发生模块、电压输出模块、分压模块、电流频率发生模块、电流输出模块、接口模块、存储模块，
所述的操作显示模块包括触摸屏和按键模块，所述的触摸屏和按键模块分别与微处理器电连接。
所述的微处理器与FPGA模块电连接；所述的接口模块与微处理器电连接；所述的存储模块与微处理器电连接。
所述FPGA模块分别与电压频率发生模块、电流频率发生模块电连接；FPGA模块的电压信号输出端连接电压输出模块的输入端，电压输出模块的输出端连接分压模块的输入端，分压模块的输出端输出测试电压；FPGA模块的电流信号输出端连接电流输出模块的输入端，电流输出模块的输出端输出测试电流。
本实用新型的工作原理如下：
触摸屏既可以显示微处理器计算得到的应该输出的测试电压值、测试电流值、测试测试电压和测试电流的频率值以及反馈得到的反馈电压值和反馈电流值，也可以对微处理器进行操作，如设定输出的测试电压值、测试电流值、测试测试电压和测试电流的频率值等。所述的按键模块也进行一些输入操作，如断开或接入电压频率发生模块、电流频率发生模块，校准装置输出与漏磁场频率无关/有关的测试电压和测试电流。
所述的接口模块用于向微处理器中导入导出数据、程序等信息。
所述的微处理器用于接收操作显示模块的信息，并进行处理，微处理器中设置有“漏磁场频率和附件损耗关系”相关的算法，从而计算出漏磁场频率信息、测试电压信息和测试电流信息。漏磁场频率和附件损耗关系相关的算法为现有技术。
微处理器将所得到的信息传输至FPGA模块，FPGA模块根据接收到的信号控制电压频率发生模块和电流频率发生模块产生漏磁场频率信号，并根据产生的电压频率信号、电流频率信号、测试电压信息和测试电流信息，控制电压输出模块和电流输出模块输出拟合有漏磁场频率信号的测试电压信号、测试电流信号，输出的测试电压信号和测试电流信号更加接近实际中变压器容量与一次侧电压、电流信号的关系，更加精确。
容量测试仪测量所述的校准装置输出的测试电压信号和测试电流信号，并计算出变压器容量，从而校验容量测试仪的精度，因为测试电压信号和测试电流信号拟合有漏磁场频率信号，输出的测试电压信号和测试电流信号更加精确，所以能够校验容量测试仪对“漏磁场频率和附件损耗关系”计算的准确度，从而提升提高容量测试仪校准装置的校准精度。
具体的，所述的电压频率发生模块包括时钟基准模块、方波发生器、调频调幅模块、D/A转换模块、功率放大模块；
所述的方波发生器与时钟基准模块电连接；方波发生器的信号输入端连接FPGA模块的数字频率信号输出端，方波发生器的信号输出端连接调频调幅模块的信号输入端，调频调幅模块的信号输出端连接D/A转换模块的信号输入端，D/A转换模块的信号输出端连接功率放大模块的信号输入端，功率放大模块的信号输出端连接FPGA模块的模拟频率信号输入端。
本实施例中，所述的电流频率发生模块与电压频率发生模块相同。
电压频率发生模块和电流频率发生模块接收到FPGA模块的漏磁场频率信号后，经过方波发生器产生一定频率的方波信号，经过调频调幅模块、D/A转换模块和功率放大模块产生频率、幅值均合适的频率信号，并将之传输至FPGA模块。
为了测量所述校准装置输出的测试电压和测试电流的是否准确，便于做出调整，所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置还包括电压反馈模块和电流反馈模块；所述的电压反馈模块包括电压反馈测量单元、第一A/D转换模块和第一电压基准模块；
所述的电压反馈测量单元的输入端连接分压模块的输出端，电压反馈测量单元的输出端连接第一A/D转换模块的输入端，第一A/D转换模块的输出端连接FPGA模块的反馈电压信号输入端；第一A/D转换模块与第一电压基准模块电连接。所述第一电压基准模块向所述第一A/D转换模块提供基准电压。
所述的电流反馈模块包括电流反馈测量单元、第二A/D转换模块和第二电压基准模块；所述的电流反馈测量单元的输入端连接电流输出模块的输出端，所述的电流反馈测量单元的输出端连接第二A/D转换模块的输入端，所述的第二A/D转换模块的输出端连接FPGA模块的反馈电流信号输入端；第二A/D转换模块和第二电压基准模块电连接。
本实施例中，所述的电流反馈测量单元测试单元的包括宽频电流比较仪和取样电阻等。电流反馈测量单元和电压反馈测量单元的具体电路为现有技术，不再赘述。
所述的电压反馈模块和电流反馈模块测量得到测试电压信号值和测试电流信号值，显示于触摸屏上，一方面可检验校准装置的准确度，另一方面也可以检测容量测试仪测得的测试电压值和测试电流值是否准确，从而更加准确的校验容量测试仪。
优选的，所述的电压输出模块的数目为多个，从而扩大校准装置的量程。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：包括操作显示模块、微处理器、FPGA模块、电压频率发生模块、电压输出模块、分压模块、电流频率发生模块、电流输出模块；
所述的微处理器与操作显示模块电连接，所述的微处理器与FPGA模块电连接；
所述FPGA模块分别与电压频率发生模块、电流频率发生模块电连接；FPGA模块的电压信号输出端连接电压输出模块的输入端，电压输出模块的输出端连接分压模块的输入端，分压模块的输出端输出测试电压；FPGA模块的电流信号输出端连接电流输出模块的输入端，电流输出模块的输出端输出测试电流。
2.根据权利要求1所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：所述的电压频率发生模块包括时钟基准模块、方波发生器、调频调幅模块、D/A转换模块、功率放大模块；
所述的方波发生器与时钟基准模块电连接；方波发生器的信号输入端连接FPGA模块的数字频率信号输出端，方波发生器的信号输出端连接调频调幅模块的信号输入端，调频调幅模块的信号输出端连接D/A转换模块的信号输入端，D/A转换模块的信号输出端连接功率放大模块的信号输入端，功率放大模块的信号输出端连接FPGA模块的模拟频率信号输入端。
3.根据权利要求2所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：所述的电流频率发生模块与电压频率发生模块相同。
4.根据权利要求1所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：还包括电压反馈模块；所述的电压反馈模块包括电压反馈测量单元、第一A/D转换模块和第一电压基准模块；
所述的电压反馈测量单元的输入端连接分压模块的输出端，电压反馈测量单元的输出端连接第一A/D转换模块的输入端，第一A/D转换模块的输出端连接FPGA模块的反馈电压信号输入端；第一A/D转换模块与第一电压基准模块电连接。
5.根据权利要求1或4所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：还包括电流反馈模块；所述的电流反馈模块包括电流反馈测量单元、第二A/D转换模块和第二电压基准模块；所述的电流反馈测量单元的输入端连接电流输出模块的输出端，所述的电流反馈测量单元的输出端连接第二A/D转换模块的输入端，所述的第二A/D转换模块的输出端连接FPGA模块的反馈电流信号输入端；第二A/D转换模块和第二电压基准模块电连接。
6.根据权利要求1所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：所述的操作显示模块包括触摸屏和按键模块，所述的触摸屏和按键模块分别与微处理器电连接。
7.根据权利要求1所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：还包括接口模块，所述的接口模块与微处理器电连接。
8.根据权利要求1所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：还包括存储模块，所述的存储模块与微处理器电连接。
9.根据权利要求1所述的提高测试精度的容量测试仪校准装置，其特征在于：所述的电压输出模块的数目为多个。
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