一种适用于电流互感器校正的交流恒流源制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于电流互感器校正的交流恒流源，包括：单片机模块与信号发生模块、幅值调整模块和电流采集模块分别连接，幅值调整模块与恒流源产生模块连接，所述恒流源产生模块连接负载后与电流采集模块连接；信号发生模块产生交流信号，通过幅值调整模块调整交流信号的幅值后，将交流信号送入恒流源产生模块，恒流源产生模块产生与交流信号相对应的恒定电流；电流采集模块采集恒流源产生模块输出的电流信号，并将其转化为电压信号后送入单片机模块，单片机模块控制幅值调整模块对电流信号进行步进调整。本发明专利技术电流精度高、幅频可控、成本低且不易出故障的交流恒流源，并且能够进行电流互感器的校正与标定。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于电流互感器校正的交流恒流源
本专利技术涉及交流恒流源
，具体涉及一种适用于电流互感器校正的交流恒流源。
技术介绍
传统的恒流源电路多数采用SPWM(SinusoidalPWM，正弦脉宽调制)波形控制逆变电路，其先将变压器原侧的交流电转换为直流电，再将直流电经SPWM波形控制逆变电路逆变成所需的交流电。这种恒流源的频率和电流大小都难以控制，不仅价格昂贵，体积庞大，电路设计复杂，而且会产生大量谐波反馈到电网，容易干扰电子产品的正常工作，容易出现故障。传统恒流源一般为直流恒流源，不适用我们的应用情况，交流恒流源一般都采用SPWM方式，谐波较大，电磁干扰较大，会影响互感器的测量精度。现有的开口式电流互感器的测量精度不高，对于必须使用开口式电流互感器，并且要求测量精度高的场合，往往不能够满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提出了一种电流精度高、幅频可控、成本低且不易出故障的交流恒流源，并且能够进行电流互感器的校正与标定。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种适用于电流互感器校正的交流恒流源，包括：单片机模块、信号发生模块、幅值调整模块、电流采集模块和恒流源产生模块；所述单片机模块与信号发生模块、幅值调整模块和电流采集模块分别连接，所述幅值调整模块与恒流源产生模块连接，所述恒流源产生模块连接负载后与电流采集模块连接；所述信号发生模块产生交流电压信号，通过幅值调整模块调整交流电压信号的幅值后，将交流电压信号送入恒流源产生模块，所述恒流源产生模块产生与所述交流电压信号相对应的恒定电流；电流采集模块采集恒流源产生模块输出的电流信号，并将其转化为电压信号后送入单片机模块，所述单片机模块控制幅值调整模块对电流信号进行步进调整。所述单片机模块还与电源模块、显示模块和串口模块连接。所述信号发生模块包括：正弦信号发生模块以及与其连接的运算放大器；所述信号发生模块与单片机模块通过SPI通信方式进行通信。所述幅值调整模块采用数字电位器调节信号的电压，将信号发生模块的输出信号由数字电位器的非抽头一端输入，数字电位器另一端接地，抽头作为信号输出端，单片机通过通信接口对该电位器进行控制，使得抽头输出的电压满足系统的要求。所述恒流源产生模块包括：运算放大器U12的正极输入端和负极输入端分别连接电阻R19和电阻R20，电阻R22串接在运算放大器U12的负极输入端和输出端之间，运算放大器U12的输出端连接电阻R23，电阻R23的另一端依次串联连接负载Z1和电阻R24后接地；运算放大器U13A的正极输入端与电阻R23连接，运算放大器U13A的负极输入端与输出端连接，运算放大器U13A的输出端串接电阻R21后与运算放大器U12的正极输入端连接。所述电流采集模块包括：依次连接的电流采样电阻、电压跟随器和交/直流转换电路。所述电流采集模块包括：依次连接的电流互感器、电压跟随器和交/直流转换电路。所述交/直流转换电路包括：电容C64和电阻R147串联连接后接入运算放大器U31的负极输入端，运算放大器U31的正极输入端接地，运算放大器U31的输出端分别连接三极管Q33的发射极和三极管Q34的集电极，三极管Q33的发射极还与三极管Q34的基极，三极管Q33的集电极和基极连接后接至运算放大器U31的负极输入端；三级管Q34的基极与集电极连接；电阻R149的一端连接运算放大器U31的负极输入端，另一端连接三级管Q34的发射极；三级管Q34的发射极串联电阻R153后连接至运算放大器U32的负极输入端，运算放大器U32的正极输入端接地；电阻R151的一端连接在电容C64和电阻R147之间，另一端串联电阻R155后接至运算放大器U32的输出端；电解电容E46的正极端连接运算放大器U32的输出端，另一端连接运算放大器U32的负极输入端。对电流互感器进行校正时，交流恒流源的输出导线接入电流互感器的一次侧，并穿入电流互感器内，为电流互感器提供给定电流值，测量电流互感器二次侧的电流值，得到给定电流值与测量值之间的比例关系；在使用电流互感器进行测量的时候，根据预先标定的比例关系，计算电流互感器一次侧实际的电流值。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过利用电流反馈和数字电位器实现了交流恒流源的设计，交流恒流源输出为标准电流值，相当于一个精准的仪表，在其他设备或电路中，用它作为标准仪表进行校准，解决了温漂、干扰等因素影响系统精度的问题。单片机实时采集负载的电流值，并利用数字电位器调整信号源的电压，使电流值恒定在设定值。电流采集部分的采样电阻可以替换为电流互感器，通过输出电流的反馈，实现输出电流的恒定。附图说明图1是本专利技术的结构原理框图；图2是本专利技术幅值调整模块电路图；图3是本专利技术恒流源产生模块电路图；图4是本专利技术电流采集模块中的交直流转换电路图；图5是本专利技术恒流源机箱前面板设计图。具体实施方式：下面结合附图与实例对本专利技术做进一步说明：一种适用于电流互感器校正的交流恒流源，如图1所示，包括：单片机模块、信号发生模块、幅值调整模块、电流采集模块和恒流源产生模块；单片机模块与信号发生模块、幅值调整模块和电流采集模块分别连接，幅值调整模块与恒流源产生模块连接，恒流源产生模块连接负载后与电流采集模块连接；单片机模块还与电源模块、显示模块和串口模块连接。信号发生模块产生交流电压信号，通过幅值调整模块调整交流信号的幅值后，将交流信号送入恒流源产生模块，恒流源产生模块产生与所述交流信号相对应的恒定电流；电流采集模块采集恒流源产生模块输出的电流信号，并将其转化为电压信号后送入单片机模块，所述单片机模块控制幅值调整模块对电流信号进行步进调整。其中，电源模块为整个系统提供电源，单片机模块作为控制单元，控制整个系统运行，信号发生模块产生交流信号，幅值调整模块控制信号的幅度，将幅频已调的信号送入恒流源产生模块，使其产生相应的恒定电流。为了确保系统的输出电流值为设定值，在输出端加入了电流采集模块，将电流信号转换为电压信号，经过单片机模块的A/D采集功能进行数据的处理，并通过幅值调整模块完成对电流输出值的步进控制。电源模块采用开关电源，能够直接将交流220V装换为直流12V，然后根据系统需要进行进一步稳压，产生3.3V、±5V、±9V的电源；或者直接采用12V电池供电。单片机模块。采用MSP430F149芯片，提供强大的数据处理能力，丰富的I/O口资源，以及灵活的控制命令，低电压、超低功耗。主要功能是完成人机交互功能、实时采集电流值，并通过调整数字电位器的抽头使系统满足恒流的要求。信号发生模块采用AD9850正弦信号发生模块，单片机通过SPI通信方式对该模块的输出信号进行控制，该模块可产生峰峰值为2Vpp的交流信号。幅值调整模块如图2所示，采用数字电位器X9313调节信号的电压，将AD9850的输出信号由数字电位器的非抽头一端输入，另一端接地，抽头作为信号输出端，单片机通过通信接口对该电位器进行控制，使得抽头输出的电压满足系统的要求。如图3所示，恒流源产生模块中，大功率运放芯片优先选用LM1875，该芯片具有高输出电流(能达到4A)、低噪声、输出稳定等优点。利用该模块可以产生高精度、高稳定性的恒流源信号。电流采集模块包括：依次连接的电流采样电阻、电压跟随器、滤波模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于电流互感器校正的交流恒流源，其特征是，包括：单片机模块、信号发生模块、幅值调整模块、电流采集模块和恒流源产生模块；所述单片机模块与信号发生模块、幅值调整模块和电流采集模块分别连接，所述幅值调整模块与恒流源产生模块连接，所述恒流源产生模块连接负载后与电流采集模块连接；所述信号发生模块产生交流电压信号，通过幅值调整模块调整交流电压信号的幅值后，将交流电压信号送入恒流源产生模块，所述恒流源产生模块产生与所述交流电压信号相对应的恒定电流；电流采集模块采集恒流源产生模块输出的电流信号，并将其转化为电压信号后送入单片机模块，所述单片机模块控制幅值调整模块对电流信号进行步进调整。

【技术特征摘要】
1.一种适用于电流互感器校正的交流恒流源，其特征是，包括：单片机模块、信号发生模块、幅值调整模块、电流采集模块和恒流源产生模块；所述单片机模块与信号发生模块、幅值调整模块和电流采集模块分别连接，所述幅值调整模块与恒流源产生模块连接，所述恒流源产生模块连接负载后与电流采集模块连接；所述信号发生模块产生交流电压信号，通过幅值调整模块调整交流电压信号的幅值后，将交流电压信号送入恒流源产生模块，所述恒流源产生模块产生与所述交流电压信号相对应的恒定电流；电流采集模块采集恒流源产生模块输出的电流信号，并将其转化为电压信号后送入单片机模块，所述单片机模块控制幅值调整模块对电流信号进行步进调整；所述幅值调整模块采用数字电位器调节信号的电压，将信号发生模块的输出信号由数字电位器的非抽头一端输入，数字电位器另一端接地，抽头作为信号输出端，单片机通过通信接口对该电位器进行控制，使得抽头输出的电压满足系统的要求；所述电流采集模块包括：依次连接的电流采样电阻、电压跟随器和交/直流转换电路；对电流互感器进行校正时，交流恒流源的输出导线接入电流互感器的一次侧，并穿入电流互感器内，为电流互感器提供给定电流值，测量电流互感器二次侧的电流值，得到给定电流值与测量值之间的比例关系；在使用电流互感器进行测量的时候，根据预先标定的比例关系，计算电流互感器一次侧实际的电流值。2.如权利要求1所述的一种适用于电流互感器校正的交流恒流源，其特征是，所述单片机模块还与电源模块、显示模块和串口模块连接。3.如权利要求1所述的一种适用于电流互感器校正的交流恒流源，其特征是，所述信号发生模块与单片机模块通过SPI通信方式进行通信。4.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪正，袁海燕，李秀卫，郑建，王辉，李杰，任敬国，王斌，姚金霞，陈玉峰，辜超，沈庆河，刘嵘，刘辉，隋首钢，李艳萍，庄燕飞，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37