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交流电测量的研究现状

时间:2019-03-31 10:06来源:毕业论文
小型化的低成本交流电流测量装置属于第三代的智能仪器。设备的测量思路是通过搜集所需要测量的电流,即设备使用的交流电。使用传感器将所需要测的电流搜集并传至下一个环节,

小型化的低成本交流电流测量装置属于第三代的智能仪器。设备的测量思路是通过搜集所需要测量的电流,即设备使用的交流电。使用传感器将所需要测的电流搜集并传至下一个环节,也就是运放调理,即将采集到的交流电信号通过运算放大器等一系列的设备将电流放大倍数,且电流都为正数,适合测量;或者将收集到的交流电信号通过整流变为整流电,适合测量。将处理后的电流信号通过单片机的ADC,单片机使用已设定好的代码来进行运算。单片机和PC端连接,进行数据的传输和处理。
而这个设计的方案差异性比较大的是在电流的采集,也就是使用的传感器,以及采用运算放大器的调理方法,也就是采用将交流电放大且全转成正电压的谐波,然后进行交流电的测量,还是将交流电整流成稳定数值的直流,后对直流进行电流的测量。
电流的检测比较复杂,因为检测电流必须引入所需要的传感器,而传感器的引入也意味着电流本身的性能受到了一定的影响。选择合适的电流测量方案,是整个电表设计的成败的关键。而电流是测量的一个很重要的指标,需要测量装置去有效地测量。在使用的测量方法基本有:电阻测量,MOSFET测量,磁测量。[2]34082
电阻测量的方法最常用的直接测量检测电阻两端电压来计算电流,是成本最低,电路最简单的测量电流的方式。但是由于实际电路存在各种寄生效应,容易引起较大的误差。另一种电阻测量的方式是通过寄生元件形成高频振荡,其中,电感的影响很重要,在相同的电流变化率下,直接影响了振幅的大小。由于检测电阻的引入造成了整个电路额外的功损,因此它引起的损失越小越好。为了减小检测电阻的寄生效应,在电阻选择时应注意选择寄生电感小的电阻。检测电阻的实现方式很多,可以采用成品电阻,也可以采用导带电阻,在要求高的地方,可以采用四线电阻等。不同的检测方式,检测电路的设计也不同,但最终都是为了达到控制电流的目的。使用小阻值锰铜采样电阻和放大电路后可以得到和电流成正比的电压信号,用来测量。从原理样机得到36V电压下,电流功率误差1%。由于检测电阻直接引入了损耗,限制了它的应用。由于电流增加之后会导致检测电阻的发热量增加,会导致更大的误差,而且原文设计的使用范围仅仅在36V以内。
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MOSFET测量是利用MOSFET的导通特性来进行测量的。由MOS管为主要结构组成的电流检测电路。[6]进行仿真之后,最终的测试结果是可以被接受的,这说明电路能够较好地实现其功能。实现输出电流与输入电流相比达到缩小3600倍的目标,同时要求有较好的线性度。这个设计的方案是用来测试直流电流,而本设计需要测量的是交流电,需要采用二极管桥式整流,电容滤波将交流电流转化为直流电流,只有在输出端没有负载的情况下,才能得到一条恒定,精准的直流电流,但是实际的情况在输出端一定是有负载的,而且负载是可能不断变化的。存在负载以后,得到的直流电流图是一条具有误差的锯齿波。这样的结果并不适合去进行分析测量。本身MOSFET电流检测也存在利弊,最新的采用集成化的将MOSFET和控制电路制作在同一块芯片上,这样的设计大大简化了应用电路的设计。[11-12]目前存在的不足是,处理的电流有待进一步提高,对于一个低成本的测量装置而言,此方法要求的成本比较高。论文网
光电电流互感器,光电电流互感器大致可以分为高压端、光纤传输、低压端和供电系统4个部分。[4]
光电互感器是基于法拉第磁光效应,面对不同的电流对应不同的磁场,就有不同的旋转角度,旋转角度决定输出的光强大小,得到电流大小。优点有精度高,反应迅速,能耗小。缺点在于成本过高,电路比较复杂,维护成本很高。[5] 交流电测量的研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190331/31465.html
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