如何用示波器正確測(cè)量電源紋波

單鳳彩

（江蘇金陵機(jī)械制造總廠，江蘇南京，211100）

0 引言

穩(wěn)定電源通常是指從電網(wǎng)中取得能量,用變換的形式為負(fù)載提供電能、具有一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定輸出量的裝置。在所有影響量和影響保持恒定的情況下,在規(guī)定的頻帶內(nèi)輸出量對(duì)其平均的周期和隨機(jī)偏差,可以用均方根值或峰峰值表示。引起電源輸出紋波的因素比較多,主要原因有：電網(wǎng)的交流電壓經(jīng)過整流、濾波后所剩余的紋波;比較放大級(jí)器件本身的噪聲及輸入端引入的干擾信號(hào);大電流輸出電源中電阻信號(hào)輸出至比較放大電路輸入端的連線引入的干擾信號(hào)等。最好方法就是對(duì)于電源紋波進(jìn)行測(cè)量，對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)隨時(shí)可以進(jìn)行放出，解決供需之間的不平衡關(guān)系，實(shí)現(xiàn)資源的合理優(yōu)化調(diào)配，目前來說，對(duì)于配電網(wǎng)進(jìn)行紋波優(yōu)化的方式，主要是對(duì)其規(guī)劃進(jìn)行相關(guān)性的優(yōu)化，對(duì)于其進(jìn)行電容器的合理配置，使得其安裝的位置和容量能夠滿足于實(shí)際要求，在滿足使用電壓的情況下盡量的降低成本，同時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的變化來對(duì)電機(jī)進(jìn)行解列，使得在出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)電網(wǎng)的損失最小，目前來說，電源分布的效益主要是根據(jù)其優(yōu)化配置的性能來決定的，通過紋波測(cè)量進(jìn)行電源優(yōu)化的研究是比較少的。示波器可以利用集成的測(cè)量通訊技術(shù)來對(duì)其進(jìn)行先進(jìn)的控制，通過決策等方案來使得電源能夠有效的抵御波動(dòng)，提升電能的質(zhì)量，通過分布式的方式進(jìn)行電能的存儲(chǔ)與運(yùn)輸使得電力能源能夠得到有效的利用，成本降低，為了避免對(duì)電源造成波動(dòng)，可以采用這種自適應(yīng)測(cè)量方式，對(duì)于示波器設(shè)備的測(cè)量時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行有效的控制，結(jié)合不同示波器設(shè)備的參數(shù)，可以通過分層的優(yōu)化模型，來使得電源的運(yùn)行更加的科學(xué)與有效，它可以根據(jù)示波器設(shè)備的信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)約能源，降低損耗的目的。

1 示波器電源紋波測(cè)量方法分析

在對(duì)于紋波測(cè)量當(dāng)中，我們所選擇的負(fù)載是要紋波和噪聲都比較低的負(fù)載，如果負(fù)載當(dāng)中的容性和感性成分較多的話，就可能會(huì)使得直流電源紋波測(cè)量不夠準(zhǔn)確，對(duì)于線性電源來說，利用滑動(dòng)變阻器來當(dāng)作為負(fù)載，在其紋波較大的時(shí)候，我們可以采用電子負(fù)載，在用滑動(dòng)變阻器的時(shí)候，要根據(jù)電源的實(shí)際情況來選擇合適的電阻，使得其能夠更好的符合于實(shí)際測(cè)量的，同時(shí)要使得電流小于其允許電流，在選用電子負(fù)載的時(shí)候，電子負(fù)載的功率和電流都要比所測(cè)的對(duì)象要大。如選用電子負(fù)載,除了電子負(fù)載的功率計(jì)輸入電流都要大于或等于電源的輸出功率或者輸出電流外,更主要的是電子負(fù)載的PARD參數(shù)要低于被測(cè)紋波的510倍。在測(cè)量紋波時(shí),電子負(fù)載可選用恒阻態(tài)或橫流態(tài),一般選擇橫流態(tài)。不論哪種狀態(tài),都要注意電子負(fù)載的正負(fù)端輸入,如果接錯(cuò),會(huì)造成電子負(fù)載的損壞。除了電子負(fù)載的選擇,測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的選擇對(duì)紋波測(cè)量的準(zhǔn)確性來說也是至關(guān)重要的。示波器的實(shí)際意義上是一個(gè)線圈環(huán)的平面運(yùn)動(dòng)，線圈之間是復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)行關(guān)系，同時(shí)可以作為電感，因此它們有著一定的互感系數(shù)。我們通過多回路的分析方法，可以將每個(gè)線圈作為一個(gè)基本的單元來進(jìn)行探討，對(duì)其進(jìn)行分析通過具體的方程來對(duì)磁場(chǎng)的感應(yīng)情況以及諧波來進(jìn)行運(yùn)算和仿真，通過相關(guān)矩陣的計(jì)算，可以簡(jiǎn)化步驟。同時(shí)，通過相對(duì)性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)算，可以將坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得矩陣解耦，讓整個(gè)測(cè)量計(jì)算更加簡(jiǎn)潔。對(duì)于有效值測(cè)量,可以選用真有效值交流數(shù)字電壓表或高頻毫伏表。在使用交流數(shù)字電壓表時(shí),要注意其頻帶大小,不同頻帶有可能會(huì)有不同的測(cè)量結(jié)果。

2 正確的電源紋波測(cè)量方法

（1）首先,測(cè)試探頭應(yīng)選擇合適的檔位,如果電壓比較大,或者對(duì)帶寬要求比較高的情況下可使用X10檔,普通情況下建議使用X1檔,避免不必要的噪聲衰減影響紋波的測(cè)量。（2）紋波屬于交流成分,所以“通道耦合方式”可使用“交流”方式,限制直流信號(hào)的輸入。（3）可適當(dāng)使用“帶寬限制”功能,可選擇“20MHz”帶寬限制,將不必要的高頻噪聲濾除。（4）除此以外,更重要的一點(diǎn)就是要避免電磁輻射等對(duì)信號(hào)的干擾,所以在測(cè)量時(shí),建議使用“接地彈簧”接地,避免長(zhǎng)接地線帶來不必要的干擾。（5）觸發(fā)方式可以選用邊沿觸發(fā),觸發(fā)模式可以在Auto/Norma1狀態(tài)下均可。（6）適當(dāng)調(diào)整水平時(shí)基,垂直檔位和垂直偏移,使波形信號(hào)在屏幕的中央以較好的效果顯示。正確的紋波測(cè)量方式可以清晰地捕捉到正確的紋波,減少了不必要的噪聲和雜波對(duì)紋波的影響,基本上就是一條干凈的紋波了,在這樣的基礎(chǔ)上進(jìn)行電源紋波測(cè)量,可以更精確的測(cè)量紋波的值,進(jìn)而準(zhǔn)確估測(cè)電源質(zhì)量。紋波測(cè)試一般以峰峰值表示,具體可使用按鍵進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量,也可用光標(biāo)進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量。

3 直流電源的紋波測(cè)量分析

我們根據(jù)大量數(shù)據(jù)可以看出，電源組的故障主要在高壓電站中比較常見，這樣的電站也是電網(wǎng)當(dāng)中的重要節(jié)點(diǎn)。此外，串聯(lián)電源燒損事故也不斷發(fā)生，且故障率隨著容性無(wú)功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償容量的增大明顯升高，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，需要對(duì)于直流電源的電源進(jìn)行優(yōu)化，使其能夠以更佳的狀態(tài)運(yùn)行。

3.1 電源的故障監(jiān)測(cè)

電源紋波測(cè)量一般通過比較容易攜帶的設(shè)備來對(duì)其紋波分布進(jìn)行研究，通過紅外成像來對(duì)其溫度的變化情況進(jìn)行檢測(cè)，從而確定該電源的運(yùn)行狀況，同時(shí)對(duì)于其故障進(jìn)行有效的判別，電源噪聲規(guī)律，可以用電源的內(nèi)部短路而產(chǎn)生的繞組環(huán)流的振動(dòng)現(xiàn)象來進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)，噪聲檢測(cè)精確度較高，通過噪聲檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)故障，可以利用電源紋波測(cè)量來進(jìn)行相應(yīng)的頻譜分析來得到噪聲的頻譜，隨著傳感器和微機(jī)處理技術(shù)的日趨成熟，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，但目前也主要針對(duì)非電氣量的監(jiān)控。

3.2 傳感器的在線監(jiān)測(cè)

在線監(jiān)測(cè)應(yīng)該是一個(gè)較為長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，需要實(shí)時(shí)對(duì)于故障和其電流進(jìn)行判別，利用電源紋波測(cè)量安裝熱電偶溫度監(jiān)測(cè)裝置，這樣就可以很好的監(jiān)測(cè)風(fēng)道溫度，同時(shí)進(jìn)行無(wú)線傳輸使得電容的內(nèi)部溫度可以在較短的時(shí)間內(nèi)得到測(cè)量，完成無(wú)線測(cè)溫的要求。利用電源紋波測(cè)量來對(duì)于短路情況進(jìn)行了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)，使其滿足于實(shí)際的工作要求，可以通過不同的反饋，來對(duì)實(shí)際評(píng)價(jià)與運(yùn)行的情況進(jìn)行確定，同時(shí)，利用相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等算法，來實(shí)現(xiàn)函數(shù)的近似與優(yōu)化，這樣就能對(duì)于系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新，這里主要是采用貝爾曼的優(yōu)化方式來進(jìn)行更新的。

4 總結(jié)

在電源紋波的測(cè)量中，各種錯(cuò)誤數(shù)據(jù)需要認(rèn)真的比對(duì)和分析，從而對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，因此作為工程師應(yīng)當(dāng)具有一定的建模能力，使得測(cè)量效率提升，能夠?qū)⑾鄳?yīng)工具在精確測(cè)量中應(yīng)用，同時(shí)這樣有利于實(shí)現(xiàn)電源的科學(xué)規(guī)劃與合理布局。電源紋波的測(cè)量技術(shù)對(duì)于電子設(shè)計(jì)的發(fā)展來說具有極為重要的意義，因此需要對(duì)其技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

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