如何用示波器正确测量电源纹波

2018-04-15单凤彩

电子测试 2018年2期

单凤彩

（江苏金陵机械制造总厂，江苏南京，211100）

0 引言

稳定电源通常是指从电网中取得能量,用变换的形式为负载提供电能、具有一个或多个稳定输出量的装置。在所有影响量和影响保持恒定的情况下,在规定的频带内输出量对其平均的周期和随机偏差,可以用均方根值或峰峰值表示。引起电源输出纹波的因素比较多,主要原因有：电网的交流电压经过整流、滤波后所剩余的纹波;比较放大级器件本身的噪声及输入端引入的干扰信号;大电流输出电源中电阻信号输出至比较放大电路输入端的连线引入的干扰信号等。最好方法就是对于电源纹波进行测量，对电能进行存储随时可以进行放出，解决供需之间的不平衡关系，实现资源的合理优化调配，目前来说，对于配电网进行纹波优化的方式，主要是对其规划进行相关性的优化，对于其进行电容器的合理配置，使得其安装的位置和容量能够满足于实际要求，在满足使用电压的情况下尽量的降低成本，同时应该根据实际负荷的变化来对电机进行解列，使得在出现故障时，整个电网的损失最小，目前来说，电源分布的效益主要是根据其优化配置的性能来决定的，通过纹波测量进行电源优化的研究是比较少的。示波器可以利用集成的测量通讯技术来对其进行先进的控制，通过决策等方案来使得电源能够有效的抵御波动，提升电能的质量，通过分布式的方式进行电能的存储与运输使得电力能源能够得到有效的利用，成本降低，为了避免对电源造成波动，可以采用这种自适应测量方式，对于示波器设备的测量时间和地点进行有效的控制，结合不同示波器设备的参数，可以通过分层的优化模型，来使得电源的运行更加的科学与有效，它可以根据示波器设备的信息进行动态调整，从而达到节约能源，降低损耗的目的。

1 示波器电源纹波测量方法分析

在对于纹波测量当中，我们所选择的负载是要纹波和噪声都比较低的负载，如果负载当中的容性和感性成分较多的话，就可能会使得直流电源纹波测量不够准确，对于线性电源来说，利用滑动变阻器来当作为负载，在其纹波较大的时候，我们可以采用电子负载，在用滑动变阻器的时候，要根据电源的实际情况来选择合适的电阻，使得其能够更好的符合于实际测量的，同时要使得电流小于其允许电流，在选用电子负载的时候，电子负载的功率和电流都要比所测的对象要大。如选用电子负载,除了电子负载的功率计输入电流都要大于或等于电源的输出功率或者输出电流外,更主要的是电子负载的PARD参数要低于被测纹波的510倍。在测量纹波时,电子负载可选用恒阻态或横流态,一般选择横流态。不论哪种状态,都要注意电子负载的正负端输入,如果接错,会造成电子负载的损坏。除了电子负载的选择,测量标准的选择对纹波测量的准确性来说也是至关重要的。示波器的实际意义上是一个线圈环的平面运动，线圈之间是复杂的相对运行关系，同时可以作为电感，因此它们有着一定的互感系数。我们通过多回路的分析方法，可以将每个线圈作为一个基本的单元来进行探讨，对其进行分析通过具体的方程来对磁场的感应情况以及谐波来进行运算和仿真，通过相关矩阵的计算，可以简化步骤。同时，通过相对性的旋转运算，可以将坐标进行转换，使得矩阵解耦，让整个测量计算更加简洁。对于有效值测量,可以选用真有效值交流数字电压表或高频毫伏表。在使用交流数字电压表时,要注意其频带大小,不同频带有可能会有不同的测量结果。

2 正确的电源纹波测量方法

（1）首先,测试探头应选择合适的档位,如果电压比较大,或者对带宽要求比较高的情况下可使用X10档,普通情况下建议使用X1档,避免不必要的噪声衰减影响纹波的测量。（2）纹波属于交流成分,所以“通道耦合方式”可使用“交流”方式,限制直流信号的输入。（3）可适当使用“带宽限制”功能,可选择“20MHz”带宽限制,将不必要的高频噪声滤除。（4）除此以外,更重要的一点就是要避免电磁辐射等对信号的干扰,所以在测量时,建议使用“接地弹簧”接地,避免长接地线带来不必要的干扰。（5）触发方式可以选用边沿触发,触发模式可以在Auto/Norma1状态下均可。（6）适当调整水平时基,垂直档位和垂直偏移,使波形信号在屏幕的中央以较好的效果显示。正确的纹波测量方式可以清晰地捕捉到正确的纹波,减少了不必要的噪声和杂波对纹波的影响,基本上就是一条干净的纹波了,在这样的基础上进行电源纹波测量,可以更精确的测量纹波的值,进而准确估测电源质量。纹波测试一般以峰峰值表示,具体可使用按键进行自动测量,也可用光标进行手动测量。

3 直流电源的纹波测量分析

我们根据大量数据可以看出，电源组的故障主要在高压电站中比较常见，这样的电站也是电网当中的重要节点。此外，串联电源烧损事故也不断发生，且故障率随着容性无功补偿装置补偿容量的增大明显升高，严重影响系统的安全稳定运行，因此，需要对于直流电源的电源进行优化，使其能够以更佳的状态运行。

3.1 电源的故障监测

电源纹波测量一般通过比较容易携带的设备来对其纹波分布进行研究，通过红外成像来对其温度的变化情况进行检测，从而确定该电源的运行状况，同时对于其故障进行有效的判别，电源噪声规律，可以用电源的内部短路而产生的绕组环流的振动现象来进行相关的检测，噪声检测精确度较高，通过噪声检测可以发现故障，可以利用电源纹波测量来进行相应的频谱分析来得到噪声的频谱，随着传感器和微机处理技术的日趋成熟，在线监测技术得到了快速的发展，但目前也主要针对非电气量的监控。

3.2 传感器的在线监测

在线监测应该是一个较为长期的监测环节，需要实时对于故障和其电流进行判别，利用电源纹波测量安装热电偶温度监测装置，这样就可以很好的监测风道温度，同时进行无线传输使得电容的内部温度可以在较短的时间内得到测量，完成无线测温的要求。利用电源纹波测量来对于短路情况进行了相应的监测，使其满足于实际的工作要求，可以通过不同的反馈，来对实际评价与运行的情况进行确定，同时，利用相关的神经网络、强化学习等算法，来实现函数的近似与优化，这样就能对于系统的内部参数进行实时的更新，这里主要是采用贝尔曼的优化方式来进行更新的。