如何用示波器正確測量電源紋波

單鳳彩

（江蘇金陵機械制造總廠，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,用變換的形式為負載提供電能、具有一個或多個穩(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)定的頻帶內輸出量對其平均的周期和隨機偏差,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;比較放大級器件本身的噪聲及輸入端引入的干擾信號;大電流輸出電源中電阻信號輸出至比較放大電路輸入端的連線引入的干擾信號等。最好方法就是對于電源紋波進行測量，對電能進行存儲隨時可以進行放出，解決供需之間的不平衡關系，實現(xiàn)資源的合理優(yōu)化調配，目前來說，對于配電網(wǎng)進行紋波優(yōu)化的方式，主要是對其規(guī)劃進行相關性的優(yōu)化，對于其進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際要求，在滿足使用電壓的情況下盡量的降低成本，同時應該根據(jù)實際負荷的變化來對電機進行解列，使得在出現(xiàn)故障時，整個電網(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，通過紋波測量進行電源優(yōu)化的研究是比較少的。示波器可以利用集成的測量通訊技術來對其進行先進的控制，通過決策等方案來使得電源能夠有效的抵御波動，提升電能的質量，通過分布式的方式進行電能的存儲與運輸使得電力能源能夠得到有效的利用，成本降低，為了避免對電源造成波動，可以采用這種自適應測量方式，對于示波器設備的測量時間和地點進行有效的控制，結合不同示波器設備的參數(shù)，可以通過分層的優(yōu)化模型，來使得電源的運行更加的科學與有效，它可以根據(jù)示波器設備的信息進行動態(tài)調整，從而達到節(jié)約能源，降低損耗的目的。

1 示波器電源紋波測量方法分析

在對于紋波測量當中，我們所選擇的負載是要紋波和噪聲都比較低的負載，如果負載當中的容性和感性成分較多的話，就可能會使得直流電源紋波測量不夠準確，對于線性電源來說，利用滑動變阻器來當作為負載，在其紋波較大的時候，我們可以采用電子負載，在用滑動變阻器的時候，要根據(jù)電源的實際情況來選擇合適的電阻，使得其能夠更好的符合于實際測量的，同時要使得電流小于其允許電流，在選用電子負載的時候，電子負載的功率和電流都要比所測的對象要大。如選用電子負載,除了電子負載的功率計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,更主要的是電子負載的PARD參數(shù)要低于被測紋波的510倍。在測量紋波時,電子負載可選用恒阻態(tài)或橫流態(tài),一般選擇橫流態(tài)。不論哪種狀態(tài),都要注意電子負載的正負端輸入,如果接錯,會造成電子負載的損壞。除了電子負載的選擇,測量標準的選擇對紋波測量的準確性來說也是至關重要的。示波器的實際意義上是一個線圈環(huán)的平面運動，線圈之間是復雜的相對運行關系，同時可以作為電感，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，可以將每個線圈作為一個基本的單元來進行探討，對其進行分析通過具體的方程來對磁場的感應情況以及諧波來進行運算和仿真，通過相關矩陣的計算，可以簡化步驟。同時，通過相對性的旋轉運算，可以將坐標進行轉換，使得矩陣解耦，讓整個測量計算更加簡潔。對于有效值測量,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,要注意其頻帶大小,不同頻帶有可能會有不同的測量結果。

2 正確的電源紋波測量方法

（1）首先,測試探頭應選擇合適的檔位,如果電壓比較大,或者對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,限制直流信號的輸入。（3）可適當使用“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,更重要的一點就是要避免電磁輻射等對信號的干擾,所以在測量時,建議使用“接地彈簧”接地,避免長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）適當調整水平時基,垂直檔位和垂直偏移,使波形信號在屏幕的中央以較好的效果顯示。正確的紋波測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紋波的影響,基本上就是一條干凈的紋波了,在這樣的基礎上進行電源紋波測量,可以更精確的測量紋波的值,進而準確估測電源質量。紋波測試一般以峰峰值表示,具體可使用按鍵進行自動測量,也可用光標進行手動測量。

3 直流電源的紋波測量分析

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)當中的重要節(jié)點。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功補償裝置補償容量的增大明顯升高，嚴重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，因此，需要對于直流電源的電源進行優(yōu)化，使其能夠以更佳的狀態(tài)運行。

3.1 電源的故障監(jiān)測

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

3.2 傳感器的在線監(jiān)測

在線監(jiān)測應該是一個較為長期的監(jiān)測環(huán)節(jié)，需要實時對于故障和其電流進行判別，利用電源紋波測量安裝熱電偶溫度監(jiān)測裝置，這樣就可以很好的監(jiān)測風道溫度，同時進行無線傳輸使得電容的內部溫度可以在較短的時間內得到測量，完成無線測溫的要求。利用電源紋波測量來對于短路情況進行了相應的監(jiān)測，使其滿足于實際的工作要求，可以通過不同的反饋，來對實際評價與運行的情況進行確定，同時，利用相關的神經(jīng)網(wǎng)絡、強化學習等算法，來實現(xiàn)函數(shù)的近似與優(yōu)化，這樣就能對于系統(tǒng)的內部參數(shù)進行實時的更新，這里主要是采用貝爾曼的優(yōu)化方式來進行更新的。

4 總結

在電源紋波的測量中，各種錯誤數(shù)據(jù)需要認真的比對和分析，從而對其進行評估，因此作為工程師應當具有一定的建模能力，使得測量效率提升，能夠將相應工具在精確測量中應用，同時這樣有利于實現(xiàn)電源的科學規(guī)劃與合理布局。電源紋波的測量技術對于電子設計的發(fā)展來說具有極為重要的意義，因此需要對其技術進行進一步的優(yōu)化。

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