分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電用在線校準(zhǔn)畸變電流傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電磁測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電用在線校準(zhǔn)畸變 電流傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏發(fā)電的主要形式。目前先進(jìn)的光伏并網(wǎng)發(fā)電系 統(tǒng)多采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)組串式結(jié)構(gòu)光伏組件通過相應(yīng)的模塊化DC/DC變換器與直流母 線相連，直流母線和低壓配電網(wǎng)之間采用多個(gè)模塊化DC/AC變換器發(fā)電系統(tǒng)或集中式DC/ AC變換器發(fā)電系統(tǒng)，這些DC/AC變換器可提供本地用戶負(fù)載所需的全部或部分無功功率和 諧波電流，DC/AC變換器需要進(jìn)行各次諧波電流的控制輸出，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要進(jìn)行基 波及各次諧波功率的計(jì)量，因此需要具有一定準(zhǔn)確度的周期性畸變電流傳感裝置。
[0003] 目前常用的電流傳感裝置有電流互感器和羅氏線圈兩種。電流互感器由于使用了 鐵芯，因此基波電流測(cè)量準(zhǔn)確度高且長期穩(wěn)定性好，但是鐵芯材料的飽和及磁滯等特點(diǎn)使 得電流互感器在測(cè)量諧波電流時(shí)準(zhǔn)確度低。羅氏線圈由于使用了非磁性材料骨架，因此具 有不飽和及頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，但是長期使用過程中存在著線圈冷熱膨脹、積分還原電路元器 件溫漂等問題，因此準(zhǔn)確度較低且不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種分布式光 伏并網(wǎng)發(fā)電用在線校準(zhǔn)畸變電流傳感裝置，它能對(duì)分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)周期性畸變電 流的基波及各次諧波進(jìn)行準(zhǔn)確的傳感。
[0005] 為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電用在線校準(zhǔn)畸變電流傳 感裝置，包括第一線圈、第二線圈、第三線圈、鐵芯、第四線圈、第一電阻、第一運(yùn)算放大器、 第二電阻、第三電阻、電容、第二運(yùn)算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和RS485通信接口；
[0006] 所述的第一線圈和第二線圈均勻繞制在非磁性圓環(huán)骨架上，構(gòu)成羅氏線圈；第三 線圈和第四線圈均勻繞制在閉環(huán)鐵芯上，構(gòu)成電流互感器；第一運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓跟隨 器；第二電阻、第三電阻、電容和第二運(yùn)算放大器構(gòu)成有損積分器；
[0007] 第二電阻的一端分別與第三電阻的一端、電容的一端和第二運(yùn)算放大器的反相輸 入端相連接，第二運(yùn)算放大器的同相輸入端與地相連接，第三電阻的另一端、電容的另一端 和第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接，第二電阻的另一端為有損積分器的輸入端，第二運(yùn)算 放大器的輸出端為有損積分器的輸出端；
[0008] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有第一模擬量輸入端和第二模擬量輸入端，有損積分器的輸出端與 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一模擬量輸入端相連接；第一線圈的非同名端與第三線圈的同名端相連 接，第二線圈的同名端與電壓跟隨器的輸入端相連接，電壓跟隨器的輸出端與有損積分器 的輸入端相連接，第二線圈的非同名端與地相連接，第四線圈的同名端分別與第一電阻的 一端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第二模擬量輸入端相連接，第四線圈的非同名端分別與第一電阻的另 一端和地相連接，微處理器接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩路數(shù)字信號(hào)并經(jīng)過計(jì)算后將計(jì)算值通 過RS485通信接口輸出；
[0009] 第一線圈的同名端與第三線圈的非同名端構(gòu)成分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電用在線校準(zhǔn) 畸變電流傳感裝置的輸入端口，當(dāng)?shù)谝痪€圈和第三線圈的匝數(shù)均為1時(shí)，該分布式光伏并 網(wǎng)發(fā)電用在線校準(zhǔn)畸變電流傳感裝置為一次電流母線式結(jié)構(gòu)，RS485通信接口為分布式光 伏并網(wǎng)發(fā)電用在線校準(zhǔn)畸變電流傳感裝置的輸出端口。
[0010] 本發(fā)明結(jié)合羅氏線圈和電流互感器的優(yōu)點(diǎn)，利用電流互感器在測(cè)量周期性畸變電 流的基波電流分量時(shí)高準(zhǔn)確度的特點(diǎn)，來在線校準(zhǔn)帶有積分還原電路的羅氏線圈的電流轉(zhuǎn) 換系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電畸變電流長期穩(wěn)定的準(zhǔn)確測(cè)量。
[0011] 對(duì)于羅氏線圈，其輸出
，式中為被測(cè)量的一次電流，羅氏線圈互感系 數(shù)
，N1和1分別為第一線圈和第二線圈的匝數(shù)，μ。為空氣磁導(dǎo)率，S和1分 別為非磁性圓環(huán)骨架的等效截面積及磁路長度。當(dāng)有損積分器第三電阻R3的阻值足夠大
為第二電阻和電容，因此有損積分器的輸出為：
[0013] 從上式可見，有損積分器的輸出瞬時(shí)值與一次被測(cè)電流瞬時(shí)值成正比關(guān)系，即帶 有有損積分器的羅氏線圈可以測(cè)量周期性畸變電流。但是由于在長期使用過程中溫度變化 等原因會(huì)使羅氏線圈尺寸發(fā)生變化，即互感系數(shù)M發(fā)生變化，并且有損積分器的電阻及電 容也會(huì)存在溫漂等問題，這就非常影響羅氏線圈的測(cè)量準(zhǔn)確度。
[0014] 對(duì)于理想的電流互感器，其輸出為：
[0015]
[0016] 式中，NJPN4分別為第三線圈和第四線圈的匝數(shù)，R1為第一電阻。實(shí)際電流互感 器測(cè)量諧波時(shí)準(zhǔn)確度較低，特別在測(cè)量測(cè)量高次諧波時(shí)準(zhǔn)確度更低，但是它的工頻測(cè)量準(zhǔn) 確度很高且性能穩(wěn)定，因此由式（1)和式（2)，并考慮11 2和u 3的工頻分量U 2和U 3，可得：
[0017]
[0018] 可見，式⑴中的周期性畸變電流測(cè)量轉(zhuǎn)換系數(shù)
可以通過測(cè)量UjPu3的工頻 分量UjPU3并進(jìn)行計(jì)算后實(shí)現(xiàn)在線校準(zhǔn)，這樣就可以利用式（1)準(zhǔn)確計(jì)算被測(cè)周期性畸變 電流。
[0019] 本發(fā)明分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電用在線校準(zhǔn)畸變電流傳感裝置可用于測(cè)量分布式光 伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)交流側(cè)220V/50HZ電網(wǎng)的高達(dá)3kA的基波電流，電流諧波測(cè)量次數(shù)高達(dá)25 次，各次諧波電流的最高測(cè)量電流幅值為基波電流幅值的20%，電流傳感裝置基波電流數(shù) 字量輸出的額定值為2D41H，基波電流測(cè)量準(zhǔn)確度為0. 2級(jí)，各次諧波電流的準(zhǔn)確度為0. 5 級(jí)。
[0020] 本發(fā)明具有的有益效果是：（1)羅氏線圈具有不飽和、頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，但是在長期 使用過程中存在線圈尺寸冷熱膨脹變化、積分還原電路元器件溫漂等問題，因此準(zhǔn)確度較 低，電流互感器基波電流測(cè)量準(zhǔn)確度很高，但諧波測(cè)量準(zhǔn)確度低。利用一次串聯(lián)的羅氏線圈 和電流互感器的基波電流分量的測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算，可以在線校準(zhǔn)帶積分還原電路的羅氏線 圈的畸變電流轉(zhuǎn)換系數(shù)，因此保證了羅氏線圈在測(cè)量畸變電流時(shí)的長期穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性； (2)由于電流傳感裝置具有羅氏線圈和電流互感器兩個(gè)一次電流傳感器，因此可以相互進(jìn) 行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)督，提高了傳感裝置的可靠性；（3)通過RS485通訊接口輸出被測(cè)電流信息， 與傳統(tǒng)互感器相比，實(shí)現(xiàn)了與其它裝置數(shù)字信號(hào)的直接駁接。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的原理圖。
[0022] 圖中：1是第一線圈，2是第二線圈，3是第三線圈，4是鐵芯，5是第四線圈，6是第 一電阻