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新型比较仪式互感器校验仪的研制(二)

为了提高电路的谐波抑制能力,消除信号中的3次、5次谐波干扰,在测量通道、指零通道增加了如图5所示的二阶压控低通滤波器。

按照需要配置R1、R2、R3、C1、C2的值,即可得到想要的二阶低通滤波器。
  图3中采用MAXIM公司推出的12位A/D模数转换器MAX197,  该A/D具有八通道模拟量输入,可以正、负电压采样,是一款性能价格比非常好的A/D芯片,在本系统中所有的模拟量均采用该芯片采样。
  在测试电路中大量采用斩波运放TLC2652,该芯片很大的优点是输入失调电压小于3pV,从而避免了由于元器件的原因带来的测量误差。
  在该电路中没有互感器校验仪常用的模拟除法器,而是采用单片机中的除法指令,这样就大大提高了仪器的线性度、稳定性指标,同时简化了电路,降低了调试难度。
1.5  电子调零线路
  电子调零线路是由调零信号产生及指零绕组信号检测两部分组成,用单片机进行数据处理,采用指零绕组的检测线路,检测电流比较仪的平衡
  状态,重复反馈调节调零电压Ut的输出,蕞终使得电流比较仪指零绕组输出为零。1.5.1  电子调零信号的产生和输出
  电子调零信号产生和输出的原理框图如图6所示。电路包括信号的产生、调节以及功率驱动和隔离输出。本仪器使用该电路可以达到电压源调零负荷箱Z;图1)相同的调零功能。



6中D/A转换器使用ADI公司推出的AD7538,它是一款14位并行D/A转换器。一般情况下,D/A转换器的输出模拟电压Ug=KUmer,也就是说D/A转换器的输出电压的幅值取决于D/A转换器的参考电压Unef和控制数字量K。当Unef为50Hz正弦波信号时,可以由程序控制数字量K得到一系列有效值可调的正弦波电压信号。
  调零电压信号必须和电流比较仪中运行的工作电流Io为同一频率,因此需要把lo作为基准信号,经过隔离取样、放大和滤波后,就可作为D/A转换器的基准电压。
  在图6中使用直角坐标系调节方法,即不但产生与基准电流i。同相的电压U;也产生与i。成900角的电压U;调节电压U与U2的有效值,将U与U2叠加后得出相位为00~360可调、幅值为U3的电压信号。
  为保证电子调零线路在外接线错误的情况下不会损坏电路,设计中用了功率运放OPA544作为输出驱动,然后采用变压器隔离,作为最终的调零电压信号Umt输出。该电压经过B接线端子输出到比较仪补偿绕组WB作为调零输入信号。这种方法同时也解决了可能会产生的电子线路和互感器测试线路之间的相互干扰。为了保证有足够的电压幅值调节,电路中采用了增益调节电路。1.5.2  指零绕组信号的检测

  指零绕组信号检测线路原理框图如图7。根据不同厂家、型号的电流比较仪,其指零绕组输出电压幅值不同,范围较宽。设计中检零计的取样为电阻分压取样,增益范围为1倍到105倍,可以分辨出1pV的工频电压。同时滤波电路使得检零计有足够的谐波抑制能力,以便能使工频信号准确测量。各个电路环节与前面所述基本类似,不做具体介绍。 




 

 1.6  互感器校验仪的其它特点
  Oi和i。均采用电流互感器取样,减小了仪器的输入阻抗可近似为零),因此差流和工作电流电压)信号回路给标准和被测电流互感器带来的附加负荷也近似为零同78,这一-特点在以双级电流互感器和电流比较仪为标准的测试线路中尤为重要用。
  差压A0和基准电压0。采用分压电阻网络和电压互感器取样,等效阻抗为100k?和500k9  对被试和标准电压互感器带来的附加负荷也近似为零间闪]阁。同时校验电压互感器时可以使用很好测差法而使仪器可以接地,保障工作人员的稳定性。2  软件设计
  在软件设计时,分为调零单元、测量单元和控制单元三部分进行,各部分均在主程序上统一调度或中断执行。
  调零单元主要的模块有:检零计信号测量范围的切换和调零箱输出电压范围的选择。  使用二分之一查询法快速找出能使电流比较仪处于零磁通的调零电压包括控制D/A转换器的输出和检零计输入信号的测量)。
  测量单元主要的模块有:测量回路各信号切换模块:功能是完成信号的合理取样、放大倍数的选择和硬件部分自诊断等;采样模块:使用中断方式对输入信号进行测量,并完成数据计算及处理。
  控制单元主要的模块有:液晶显示模块:负责各级菜单显示、参数设定情况、仪器执行结果显示、误差数据显示等内容;键盘处理模块:完成对键盘操作的识别和调用相应处理子程序;RS232通讯模块:完成异步串口管理功能,负责接收来自远程控制命令和传送测量以及执行结果;台体联机测试模块:完成对互感器校验台的控制,包括伺服电机的控制,输出电压和电流的采样,控制互感器的二次负载自动切换等。3  论
  采用电流比较仪电子自动调零线路后,电流比较仪就成为零磁通电流互感器,这时电流比较仪指零绕组电压接近于零,使得电流比较仪在此时的误差蕞小,同时也解决了补偿式电流比较仪由于补偿绕组压降带来得测试误差。另外,加上现代电子数字技术及软件辅助设计,使得该仪器无论在测试速度、数据精度还是智能化功能等方面均有很大的提高。