一種適用于電流互感器校正的交流恒流源制造技術

本發明專利技術公開了一種適用于電流互感器校正的交流恒流源，包括：單片機模塊與信號發生模塊、幅值調整模塊和電流采集模塊分別連接，幅值調整模塊與恒流源產生模塊連接，所述恒流源產生模塊連接負載后與電流采集模塊連接；信號發生模塊產生交流信號，通過幅值調整模塊調整交流信號的幅值后，將交流信號送入恒流源產生模塊，恒流源產生模塊產生與交流信號相對應的恒定電流；電流采集模塊采集恒流源產生模塊輸出的電流信號，并將其轉化為電壓信號后送入單片機模塊，單片機模塊控制幅值調整模塊對電流信號進行步進調整。本發明專利技術電流精度高、幅頻可控、成本低且不易出故障的交流恒流源，并且能夠進行電流互感器的校正與標定。

【技術實現步驟摘要】
一種適用于電流互感器校正的交流恒流源
本專利技術涉及交流恒流源
，具體涉及一種適用于電流互感器校正的交流恒流源。
技術介紹
傳統的恒流源電路多數采用SPWM(SinusoidalPWM，正弦脈寬調制)波形控制逆變電路，其先將變壓器原側的交流電轉換為直流電，再將直流電經SPWM波形控制逆變電路逆變成所需的交流電。這種恒流源的頻率和電流大小都難以控制，不僅價格昂貴，體積龐大，電路設計復雜，而且會產生大量諧波反饋到電網，容易干擾電子產品的正常工作，容易出現故障。傳統恒流源一般為直流恒流源，不適用我們的應用情況，交流恒流源一般都采用SPWM方式，諧波較大，電磁干擾較大，會影響互感器的測量精度。現有的開口式電流互感器的測量精度不高，對于必須使用開口式電流互感器，并且要求測量精度高的場合，往往不能夠滿足要求。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了解決上述問題，提出了一種電流精度高、幅頻可控、成本低且不易出故障的交流恒流源，并且能夠進行電流互感器的校正與標定。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種適用于電流互感器校正的交流恒流源，包括：單片機模塊、信號發生模塊、幅值調整模塊、電流采集模塊和恒流源產生模塊；所述單片機模塊與信號發生模塊、幅值調整模塊和電流采集模塊分別連接，所述幅值調整模塊與恒流源產生模塊連接，所述恒流源產生模塊連接負載后與電流采集模塊連接；所述信號發生模塊產生交流電壓信號，通過幅值調整模塊調整交流電壓信號的幅值后，將交流電壓信號送入恒流源產生模塊，所述恒流源產生模塊產生與所述交流電壓信號相對應的恒定電流；電流采集模塊采集恒流源產生模塊輸出的電流信號，并將其轉化為電壓信號后送入單片機模塊，所述單片機模塊控制幅值調整模塊對電流信號進行步進調整。所述單片機模塊還與電源模塊、顯示模塊和串口模塊連接。所述信號發生模塊包括：正弦信號發生模塊以及與其連接的運算放大器；所述信號發生模塊與單片機模塊通過SPI通信方式進行通信。所述幅值調整模塊采用數字電位器調節信號的電壓，將信號發生模塊的輸出信號由數字電位器的非抽頭一端輸入，數字電位器另一端接地，抽頭作為信號輸出端，單片機通過通信接口對該電位器進行控制，使得抽頭輸出的電壓滿足系統的要求。所述恒流源產生模塊包括：運算放大器U12的正極輸入端和負極輸入端分別連接電阻R19和電阻R20，電阻R22串接在運算放大器U12的負極輸入端和輸出端之間，運算放大器U12的輸出端連接電阻R23，電阻R23的另一端依次串聯連接負載Z1和電阻R24后接地；運算放大器U13A的正極輸入端與電阻R23連接，運算放大器U13A的負極輸入端與輸出端連接，運算放大器U13A的輸出端串接電阻R21后與運算放大器U12的正極輸入端連接。所述電流采集模塊包括：依次連接的電流采樣電阻、電壓跟隨器和交/直流轉換電路。所述電流采集模塊包括：依次連接的電流互感器、電壓跟隨器和交/直流轉換電路。所述交/直流轉換電路包括：電容C64和電阻R147串聯連接后接入運算放大器U31的負極輸入端，運算放大器U31的正極輸入端接地，運算放大器U31的輸出端分別連接三極管Q33的發射極和三極管Q34的集電極，三極管Q33的發射極還與三極管Q34的基極，三極管Q33的集電極和基極連接后接至運算放大器U31的負極輸入端；三級管Q34的基極與集電極連接；電阻R149的一端連接運算放大器U31的負極輸入端，另一端連接三級管Q34的發射極；三級管Q34的發射極串聯電阻R153后連接至運算放大器U32的負極輸入端，運算放大器U32的正極輸入端接地；電阻R151的一端連接在電容C64和電阻R147之間，另一端串聯電阻R155后接至運算放大器U32的輸出端；電解電容E46的正極端連接運算放大器U32的輸出端，另一端連接運算放大器U32的負極輸入端。對電流互感器進行校正時，交流恒流源的輸出導線接入電流互感器的一次側，并穿入電流互感器內，為電流互感器提供給定電流值，測量電流互感器二次側的電流值，得到給定電流值與測量值之間的比例關系；在使用電流互感器進行測量的時候，根據預先標定的比例關系，計算電流互感器一次側實際的電流值。本專利技術的有益效果是：本專利技術通過利用電流反饋和數字電位器實現了交流恒流源的設計，交流恒流源輸出為標準電流值，相當于一個精準的儀表，在其他設備或電路中，用它作為標準儀表進行校準，解決了溫漂、干擾等因素影響系統精度的問題。單片機實時采集負載的電流值，并利用數字電位器調整信號源的電壓，使電流值恒定在設定值。電流采集部分的采樣電阻可以替換為電流互感器，通過輸出電流的反饋，實現輸出電流的恒定。附圖說明圖1是本專利技術的結構原理框圖；圖2是本專利技術幅值調整模塊電路圖；圖3是本專利技術恒流源產生模塊電路圖；圖4是本專利技術電流采集模塊中的交直流轉換電路圖；圖5是本專利技術恒流源機箱前面板設計圖。具體實施方式：下面結合附圖與實例對本專利技術做進一步說明：一種適用于電流互感器校正的交流恒流源，如圖1所示，包括：單片機模塊、信號發生模塊、幅值調整模塊、電流采集模塊和恒流源產生模塊；單片機模塊與信號發生模塊、幅值調整模塊和電流采集模塊分別連接，幅值調整模塊與恒流源產生模塊連接，恒流源產生模塊連接負載后與電流采集模塊連接；單片機模塊還與電源模塊、顯示模塊和串口模塊連接。信號發生模塊產生交流電壓信號，通過幅值調整模塊調整交流信號的幅值后，將交流信號送入恒流源產生模塊，恒流源產生模塊產生與所述交流信號相對應的恒定電流；電流采集模塊采集恒流源產生模塊輸出的電流信號，并將其轉化為電壓信號后送入單片機模塊，所述單片機模塊控制幅值調整模塊對電流信號進行步進調整。其中，電源模塊為整個系統提供電源，單片機模塊作為控制單元，控制整個系統運行，信號發生模塊產生交流信號，幅值調整模塊控制信號的幅度，將幅頻已調的信號送入恒流源產生模塊，使其產生相應的恒定電流。為了確保系統的輸出電流值為設定值，在輸出端加入了電流采集模塊，將電流信號轉換為電壓信號，經過單片機模塊的A/D采集功能進行數據的處理，并通過幅值調整模塊完成對電流輸出值的步進控制。電源模塊采用開關電源，能夠直接將交流220V裝換為直流12V，然后根據系統需要進行進一步穩壓，產生3.3V、±5V、±9V的電源；或者直接采用12V電池供電。單片機模塊。采用MSP430F149芯片，提供強大的數據處理能力，豐富的I/O口資源，以及靈活的控制命令，低電壓、超低功耗。主要功能是完成人機交互功能、實時采集電流值，并通過調整數字電位器的抽頭使系統滿足恒流的要求。信號發生模塊采用AD9850正弦信號發生模塊，單片機通過SPI通信方式對該模塊的輸出信號進行控制，該模塊可產生峰峰值為2Vpp的交流信號。幅值調整模塊如圖2所示，采用數字電位器X9313調節信號的電壓，將AD9850的輸出信號由數字電位器的非抽頭一端輸入，另一端接地，抽頭作為信號輸出端，單片機通過通信接口對該電位器進行控制，使得抽頭輸出的電壓滿足系統的要求。如圖3所示，恒流源產生模塊中，大功率運放芯片優先選用LM1875，該芯片具有高輸出電流(能達到4A)、低噪聲、輸出穩定等優點。利用該模塊可以產生高精度、高穩定性的恒流源信號。電流采集模塊包括：依次連接的電流采樣電阻、電壓跟隨器、濾波模塊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于電流互感器校正的交流恒流源，其特征是，包括：單片機模塊、信號發生模塊、幅值調整模塊、電流采集模塊和恒流源產生模塊；所述單片機模塊與信號發生模塊、幅值調整模塊和電流采集模塊分別連接，所述幅值調整模塊與恒流源產生模塊連接，所述恒流源產生模塊連接負載后與電流采集模塊連接；所述信號發生模塊產生交流電壓信號，通過幅值調整模塊調整交流電壓信號的幅值后，將交流電壓信號送入恒流源產生模塊，所述恒流源產生模塊產生與所述交流電壓信號相對應的恒定電流；電流采集模塊采集恒流源產生模塊輸出的電流信號，并將其轉化為電壓信號后送入單片機模塊，所述單片機模塊控制幅值調整模塊對電流信號進行步進調整。

【技術特征摘要】
1.一種適用于電流互感器校正的交流恒流源，其特征是，包括：單片機模塊、信號發生模塊、幅值調整模塊、電流采集模塊和恒流源產生模塊；所述單片機模塊與信號發生模塊、幅值調整模塊和電流采集模塊分別連接，所述幅值調整模塊與恒流源產生模塊連接，所述恒流源產生模塊連接負載后與電流采集模塊連接；所述信號發生模塊產生交流電壓信號，通過幅值調整模塊調整交流電壓信號的幅值后，將交流電壓信號送入恒流源產生模塊，所述恒流源產生模塊產生與所述交流電壓信號相對應的恒定電流；電流采集模塊采集恒流源產生模塊輸出的電流信號，并將其轉化為電壓信號后送入單片機模塊，所述單片機模塊控制幅值調整模塊對電流信號進行步進調整；所述幅值調整模塊采用數字電位器調節信號的電壓，將信號發生模塊的輸出信號由數字電位器的非抽頭一端輸入，數字電位器另一端接地，抽頭作為信號輸出端，單片機通過通信接口對該電位器進行控制，使得抽頭輸出的電壓滿足系統的要求；所述電流采集模塊包括：依次連接的電流采樣電阻、電壓跟隨器和交/直流轉換電路；對電流互感器進行校正時，交流恒流源的輸出導線接入電流互感器的一次側，并穿入電流互感器內，為電流互感器提供給定電流值，測量電流互感器二次側的電流值，得到給定電流值與測量值之間的比例關系；在使用電流互感器進行測量的時候，根據預先標定的比例關系，計算電流互感器一次側實際的電流值。2.如權利要求1所述的一種適用于電流互感器校正的交流恒流源，其特征是，所述單片機模塊還與電源模塊、顯示模塊和串口模塊連接。3.如權利要求1所述的一種適用于電流互感器校正的交流恒流源，其特征是，所述信號發生模塊與單片機模塊通過SPI通信方式進行通信。4.如權利要求1所述的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉洪正，袁海燕，李秀衛，鄭建，王輝，李杰，任敬國，王斌，姚金霞，陳玉峰，辜超，沈慶河，劉嶸，劉輝，隋首鋼，李艷萍，莊燕飛，
申請(專利權)人：國網山東省電力公司電力科學研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：山東;37