[实用新型]一种高精度带过零同步PPS输出的三相交流模拟源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高精度的带过零同步秒脉冲（PPS）输出的三相交流模拟源的设计与实现，属于仪器校验和产品性能测试领域。

背景技术

在校验和测试电能表、电子式互感器以及合并单元等仪器设备的过程中，常常需要用到交流功率源作为激励源，对其输出波形有很高的要求，其稳定度、精度和失真度均须符合一定的国家标准。在电力行业标准《DL/T281-2012合并单元测试规范》中，对合并单元的测试给出了非常严格的测试模型。为了满足校验的高精密度要求，本实用新型设计了一种基于ADI公司的BF533高性能DSP、高精度的DA以及功率放大器构成的带过零同步秒脉冲输出的三相交流模拟源。

发明内容

本实用新型的目的是,为满足仪器校验和产品性能测试的需要，推出一种基于ADI公司的BF533高性能DSP、高精度的DA以及高速高精度功率放大器构成的带过零同步秒脉冲（PPS）输出的三相交流模拟源。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种高精度带过零PPS的三相交流模拟源，包括变频模块、信号发生模块、功放模块和人机接口模块，变频模块和人机接口模块分别接信号发生模块的相应输入接口，信号发生模块的输出通过D/A转换器接功放模块。输出精度为0.02级的交流电压电流信号，在输出50Hz交流信号时输出过零同步PPS。

所述信号发生模块由数字信号处理器DSP、外部数据存储器SDRAM和转换器DA组成；外部数据存储器SDRAM接数字信号处理器DSP相应接口，数字信号处理器DSP输出接转换器D/A。

所述变频模块使用直接数字合成器（DDS）技术来产生频率信号，实现模拟源输出信号的频率调制，变频模块中频率发生器件使用美国亚诺德（Analog）公司的AD9956直接数字合成器。

所述信号发生模块完成波形的拟合和原始信号波形的发生。信号发生模块由人机接口输入模拟源输出信号的幅值、频率等参数，并实时计算信号波形的捏合数据点，放入SDRAM中，并通过DMA自动送出至D/A转换。信号发生模块采用ADI公司的BF533高性能DSP，具有756MHz/1512MMACs的CPU性能以及12通道的DMA；软件上使用双精度算法产生各相电压电流的波形数据，每周波拟合点数高达50000点，波形解析度高，几乎无失真，具有很好的暂态特性、相频特性、幅频特性；信号的波形调制和幅度调制使用两个独立的16Bit的D/A叠加而成可达32Bit的分辨率，采用高速16bit D/A转换器将离散信号通过转换为连续的模拟信号，由于D/A分辨率高和转换速度快，D/A的波形质量无需滤波器，可简化设计、降低成本，同时还大大降低波形失真度。

所述的功放模块使用LM12CLK高性能功放，为了提高安全性，输出使用变压器隔离，使用档位自动切换来实现宽量程。

所述的人机接口模块完成人机交互，设置输出信号的幅值、频率和相位，控制各路信号的输出等功能，使用思泰基的LX-801A工控机，液晶使用800*600TFT液晶显示器，键盘使用工业键盘；液晶显示器接工控机输出端口，工业键盘接工控机输入接口。

本实用新型的有益效果是，高精度带过零同步秒脉冲（PPS）输出的三相交流模拟源的信号输出的高保真，准确度优于±0.02%RG、稳定度优于±0.01%RG/1min、输出波形失真度小于0.02%，符合0.02级标准，在输出50Hz的交流信号时输出过零同步PPS的过零误差小于0.5us。

本实用新型适用电能表、电子式互感器以及合并单元等仪器设备的校验和测试。

附图说明

图1是高精度带过零同步秒脉冲PPS输出的三相交流模拟源结构框图。

具体实施方式

为了更加具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案及其相关原理进行详细说明。

基于DDS的变频信号产生

如图1所示，系统时钟CLK由一个稳定的晶体振荡器产生，它用于同步频率合成器的各个部分。本实用新型实施例使用的频率发生器件是美国亚诺德（Analog）公司的AD9956直接数字合成器。

设系统时钟频率为f_CLK，则DDS系统输出信号的频率f_DDS为：