[发明专利]一种用于电工钢连续铁损测量的信号分析装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅钢技术领域，特别是涉及一种用于电工钢（硅钢片）连续铁损测量的信号分析装置及方法。

背景技术

目前，国际上采用两种方法进行电工钢铁损测量——Epstein方圈法和SST单片测量法，这两种方法分别在IEC60404-2、IEC60404-3标准中做了详细的规定，其测量单元由电压表、电流表和功率表组成，信号源为正弦波发生器，利用次级电压波形模拟反馈保持次级电压波形正弦。

由于上述方法为静态测量，对电压表、电流表和功率表的实时性要求不高，在测量过程中，材料固定不变，测量结果可以是几百毫秒的响应，当其应用到连续铁损测量时，材料在测量线框中运动，要求测量结果实时响应，因为必须每周期连续不断的给出电压、电流和功率的计算值，才能实时反映硅钢片的性能。同时，静态下的波形反馈在连续铁损测量中很难稳定，一是连续铁损测量的测量线框励磁线圈空心电感和直流电阻远远大于epstein方圈法和SST单片测量法的相应线圈，二是硅钢片连续运动，材料性能随之变化，造成原来在这两种方法下的波形反馈已不再适用，无法保证次级电压波形正弦（磁通正弦）。

另外，专利CN1928581A提出了一种硅钢磁性能在线检测系统，其通过数据采集卡将测量线圈的信号转换为数字信号输入计算机，由计算机对采集的信号进行分析，并发出控制信号。该方案中，数据采集卡存贮一定数据后，计算机再计算并输出结果，很难做到每周期连续不断的给出电压、电流和功率的计算值，且也未提出如何保证次级电压波形正弦。

因此，针对上述问题，本发明提出了一种用于电工钢连续铁损测量的信号分析装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电工钢连续铁损测量的信号分析装置及方法，用于解决现有电工钢铁损测量中存在的无法实时响应及保证次级电压波形正弦等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于电工钢连续铁损测量的信号分析装置，用于处理电工钢连续铁损测量中的次级电压信号和初级电流信号，包括多路模数转换器、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、微控制器、多路数模转换器和次级电压正弦反馈电路；

所述多路模数转换器，用于将次级电压信号和初级电流信号转换成数字量，并将转换后的次级电压信号及初级电流信号传输给FPGA；

所述FPGA，用于对次级电压信号和初级电流信号的数字量进行实时计算，并将次级电压信号、初级电流信号和实时计算获得的硅钢片信号传输给所述微控制器；

所述微控制器，用于实时读取和处理所述FPGA传输的信号，并将读取和处理的信号传输给所述多路数模转换器；

所述多路数模转换器，用于将所述微控制器传输的信号转换成模拟量并输出;

所述次级电压正弦反馈电路，其用于产生工频正弦信号和接收次级电压信号，并分别测量次级电压信号和工频正弦信号的相位，再对次级电压信号进行移相处理，获得与工频正弦信号相位相同的信号，再将工频正弦信号与移相后的次级电压信号之间的波形差值放大后，叠加在工频正弦信号上输出。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述FPGA实时计算获得的硅钢片信号包括：电压有效值、电压平均值、电流有效值、电流峰值、H信号和功率。

进一步，所述微控制器还用于：根据次级电压信号序列计算出磁感应强度序列，根据初级电流信号计算出磁场序列，再由磁感应强度序列和磁场序列描绘出磁滞回线，并将读取和处理的信号及磁滞回线传输给连接的显示屏进行显示。

进一步，所述次级电压正弦反馈电路包括正弦信号发生器、相位测量模块、模数转换器、数字移相器、数模转换器、波形差值放大器和加法器；

所述正弦信号发生器，用于产生工频正弦信号，并将产生的工频正弦信号传输给相位测量模块、波形差值放大器和加法器；

所述相位测量模块，其用于测量次级电压信号和工频正弦信号的相位，并将测量的相位值传输给所述数字移相器；

所述模数转换器，其用于将次级电压信号转换为数字量并传输给数字移相器；

所述数字移相器，其连接所述模数转换器和所述相位测量模块，用于将次级电压信号的数字量实时转换为与工频正弦信号相位相同的信号，并输出给所述数模转换器；

所述数模转换器，其连接所述数字移相器和波形差值放大器，用于对移相后的次级电压信号进行数模转换；