一種測(cè)量直流電流的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及直流電流測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)量直流電流的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，實(shí)際直流換流站中應(yīng)用較多的直流互感器主要是零磁通互感器和光電互感 器。其中，零磁通互感器可以采用單鐵芯開(kāi)環(huán)或閉環(huán)結(jié)構(gòu)，也可以采用雙鐵芯開(kāi)環(huán)或閉環(huán)結(jié) 構(gòu)。開(kāi)環(huán)和閉環(huán)結(jié)構(gòu)中都存在激勵(lì)線圈，在互感器正常工作時(shí)，鐵芯中畸變的磁通會(huì)在激勵(lì) 回路產(chǎn)生畸變電壓，從而使激勵(lì)回路形成畸變的電流正弦波，增加了檢測(cè)的難度?；诖耍?有必要發(fā)明一種新的直流電流檢測(cè)裝置，以解決激勵(lì)回路電流畸變的問(wèn)題，提高檢測(cè)的精 確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種測(cè)量直流電流的裝置及方法，解決現(xiàn)有直流 電流測(cè)量裝置中激勵(lì)回路電流畸變，測(cè)量準(zhǔn)確度低的問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案：一種測(cè)量直流電流的裝置，其特征在于：包括兩個(gè)參數(shù)完全 相同的環(huán)形鐵芯、交流調(diào)制電壓源、緩沖放大器、正半波峰值檢測(cè)器、負(fù)半波峰值檢測(cè)器、周 期放電電路，其中，一次繞組穿過(guò)環(huán)形鐵芯T1、環(huán)形鐵芯T2;環(huán)形鐵芯T 繞制激磁線圈N 1; 環(huán)形鐵芯T2上繞制激磁線圈N2和檢測(cè)線圈N 3;激磁線圈N pN2按同名端反接串聯(lián)連接在交 流調(diào)制電壓源的兩端；檢測(cè)線圈N3的兩端分別與緩沖放大器的兩個(gè)輸入端連接；緩沖放大 器的輸出端分別與正半波峰值檢波器的輸入端、負(fù)半波峰值檢波器的輸入端、周期放電電 路的輸入端連接；周期放電電路的兩個(gè)輸出端分別與正半波峰值檢測(cè)器和、負(fù)半波峰值檢 測(cè)器的控制端連接。
[0005] 還包括正負(fù)峰值時(shí)間差運(yùn)算器和顯示器；正半波峰值檢測(cè)器的輸出端與正負(fù)峰值 時(shí)間差運(yùn)算器的一個(gè)輸入端連接；負(fù)半波峰值檢測(cè)器的輸出端與正負(fù)峰值時(shí)間差運(yùn)算器的 另一輸入端連接；正負(fù)峰值時(shí)間差運(yùn)算器的輸出端與顯示器的輸入端連接。
[0006] 一種進(jìn)行直流電流測(cè)量的方法，其特征在于：包括以下步驟，
[0007] 1)交流調(diào)制電壓源輸出交流調(diào)制電壓在兩個(gè)參數(shù)完全相同的環(huán)形鐵芯T1、T 2中產(chǎn) 生相位和大小相同的交流磁通，交流調(diào)制電壓的最大值穩(wěn)定在使環(huán)形鐵芯處于飽和；
[0008] 2)檢測(cè)線圈隊(duì)的感應(yīng)電壓的波形經(jīng)緩沖放大器輸入到正半波峰值檢測(cè)器和負(fù)半 波峰值檢測(cè)器，得到正、負(fù)峰值時(shí)間點(diǎn)；
[0009] 3)正負(fù)峰值時(shí)間差運(yùn)算器根據(jù)正峰值時(shí)間點(diǎn)、負(fù)峰值時(shí)間點(diǎn)和交流調(diào)制電壓源的 周期計(jì)算出正、負(fù)峰值時(shí)間差在一個(gè)周期內(nèi)的占比，該占比的大小與被測(cè)直流電流的大小 成反比；
[0010] 4)正負(fù)峰值時(shí)間差計(jì)算器的計(jì)算的正、負(fù)峰值時(shí)間差在一個(gè)周期內(nèi)的占比經(jīng)由顯 示器進(jìn)行顯示，根據(jù)該占比計(jì)算出被測(cè)直流電流的大小。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)效果：利用檢測(cè)線圈感應(yīng)的畸變電壓的峰值時(shí)間差在固定交流電源 周期的占比來(lái)測(cè)量直流電流，是一種全新的裝置及方法，豐富了現(xiàn)有零磁通互感器測(cè)量原 理，與單鐵芯磁調(diào)制器相比，本發(fā)明所述的一種測(cè)量直流電流的裝置及方法消除了磁芯中 的磁勢(shì)對(duì)激勵(lì)回路的影響，使得激勵(lì)回路產(chǎn)生完整的正弦波，可以有效提高測(cè)量精度；與一 般零磁通互感器要求激勵(lì)電源在無(wú)一次直流時(shí)使磁芯處在飽和點(diǎn)附近相比，本發(fā)明所述的 一種直流電流測(cè)量裝置及方法要求交流激勵(lì)電壓源在無(wú)一次直流時(shí)使磁芯處于飽和狀態(tài)， 從而降低了對(duì)激勵(lì)電源的要求，本發(fā)明提供了一種測(cè)量直流電流的裝置及方法，其原理簡(jiǎn) 單可靠。適用于發(fā)電、配電和電鍍電解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，以及其他需要測(cè)量直流電流的場(chǎng)所。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明測(cè)量裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是本發(fā)明測(cè)量方法流程圖；
[0014] 圖3是本發(fā)明的仿真結(jié)果示意圖；
[0015] 圖4是本發(fā)明的仿真結(jié)果曲線圖。
[0016] 圖中，1-環(huán)形磁芯T1, 2-環(huán)形磁芯T2, 3-交流調(diào)制電壓源，4-緩沖放大器，5-正半 波峰值檢測(cè)器，6-負(fù)半波峰值檢測(cè)器，7-周期放電電路，8-正負(fù)峰值時(shí)間差運(yùn)算器，9-顯示 器；I1表示被測(cè)一次直流電流，N1表示繞制在環(huán)形磁芯T2上的激勵(lì)線圈，N 2表示繞制在環(huán) 形磁芯T1上的激勵(lì)線圈，N 3表示繞制在環(huán)形磁芯T 2上的檢測(cè)線圈，12表示激勵(lì)回路的交流 電流，Um表示檢測(cè)線圈的感應(yīng)電壓，Φ i表示磁芯T1中的磁通，Φ 2表示磁芯T2中的磁通。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：
[0018] 如圖1所示，一種測(cè)量直流電流的裝置，其特征在于：包括兩個(gè)參數(shù)完全相同的環(huán) 形鐵芯?\、Τ2、交流調(diào)制電壓源3、緩沖放大器4、正半波峰值檢測(cè)器5、負(fù)半波峰值檢測(cè)器6、 周期放電電路7,其中，一次繞組穿過(guò)環(huán)形鐵芯T1U環(huán)形鐵芯Τ22 ;環(huán)形鐵芯T1I上繞制激磁 線圈N1;環(huán)形鐵芯T 22上繞制激磁線圈N2和檢測(cè)線圈N 3;激磁線圈N ρΝ2按同名端反接串聯(lián) 連接在交流調(diào)制電壓源3的兩端；檢測(cè)線圈N3的兩端分別與緩沖放大器4的兩個(gè)輸入端連 接；緩沖放大器4的輸出端分別與正半波峰值檢波器5的輸入端、負(fù)半波峰值檢波器6的輸 入端、周期放電電路7的輸入端連接；周期放電電路7的兩個(gè)輸出端分別與正半波峰值檢測(cè) 器和5、負(fù)半波峰值檢測(cè)器6的控制端連接。
[0019] 還包括正負(fù)峰值時(shí)間差運(yùn)算器8和顯示器9 ;正半波峰值檢測(cè)器5的輸出端與正 負(fù)峰值時(shí)間差運(yùn)算器8的一個(gè)輸入端連接；負(fù)半波峰值檢測(cè)器6的輸出端與正負(fù)峰值時(shí)間 差運(yùn)算器8的另一輸入端連接；正負(fù)峰值時(shí)間差運(yùn)算器8的輸出端與顯示器9的輸入端連 接。
[0020] 工作時(shí)，交流調(diào)制電壓源輸出交流調(diào)制電壓在兩個(gè)參數(shù)完全相同的環(huán)形磁芯中產(chǎn) 生相位和大小相同的交流磁通，交流調(diào)制電壓的最大值穩(wěn)定在使環(huán)形磁芯處于飽和。由于 兩個(gè)磁芯處在完全相同的磁勢(shì)下，因而其感應(yīng)電壓完全相同，由于在激勵(lì)回路中，兩個(gè)磁芯 是同名端反相串聯(lián)連接，因而，在激勵(lì)回路中，兩個(gè)激勵(lì)線圈的感應(yīng)電壓之和為零，從而保 證了激勵(lì)回路不受磁芯中磁通變化的影響，在正向交流激勵(lì)電源的作用下，激勵(lì)回路產(chǎn)生 完整的正弦電流。載有被測(cè)直流電流的導(dǎo)線穿過(guò)兩個(gè)磁芯。當(dāng)被測(cè)直流電流為零時(shí)，磁芯 中只存在交流磁通，由于交流調(diào)制電壓的最大值已經(jīng)使磁芯達(dá)到飽和，因此檢測(cè)線圈的感 應(yīng)電壓是正負(fù)半波完全對(duì)稱的畸變電壓，此時(shí)，相鄰正負(fù)峰