一种全自动电压源仿真负荷调零箱及其测试方法技术

本发明专利技术涉及了一种全自动电压源仿真负荷调零箱及其测试方法，包括CPU控制单元、通信单元、与CPU控制单元连接的显示单元，还包括：感应分压器TA与CPU控制单元电性连接；感应分压器Ta与CPU控制单元电性连接；移相器与感应分压器Ta电性连接；数字指零单元通过检测绕组分别与感应分压器TA和移相器电性连接，采集零磁通电流互感器和电流比较仪的检测绕组的电流信号，并把结果反馈至CPU控制单元。本发明专利技术解决了传统的电压源仿真负荷调零调零死角，人为干预较多及操作不灵活的问题，操作简单，一键式调节，使工作范围扩大至400Hz，实现了自主跟随、仿真负荷线性输出，负反馈智能控制，提高了工作效率及测试精度。工作效率及测试精度。工作效率及测试精度。

【技术实现步骤摘要】
一种全自动电压源仿真负荷调零箱及其测试方法


[0001]本专利技术涉及电测量领域，具体涉及一种全自动电压源仿真负荷调零箱及其测试方法。

技术介绍

[0002]电压源仿真负荷调零箱是通过调节仿真负荷输出，使零磁通电流互感器、电流比较仪在使用时工作磁通无线接近零磁通的装置。传统的电压源仿真负荷调零箱采用人工手动操作存在以下弊端：1、采用外附指针式指零仪与负荷调零箱组合使用，十分笨重，不方便携带：2、手动操作完全依赖人眼识别检流仪是否到达零位，测试精确度低；3、正交分量存在移相不到位的情况，有一定的调零死角；4、测试过程需多人同时操作调压器和调零箱的拨盘，调压器从1%电压量程缓慢上升到20%电压量程的过程中，需同时调节调零箱使检流仪指零，费时费力，测试效率低；5、只能工作在频率为50Hz左右的调零线路；6、不支持指零仪与负荷调零箱协调反馈控制，不能自动调零。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本专利技术的目的在于，提供一种全自动电压源仿真负荷调零箱及其测试方法，本专利技术采用嵌入式单片机控制技术，自动检测零磁通电流互感器、电流比较仪检测绕组信号，根据内附数字指零单元信号形成负反馈闭环系统，自动输出仿真负荷，调节补偿电流，使零磁通电流互感器、电流比较仪工作磁通接近于零磁通。
[0004]为了达到上述目的，进而采取的技术方案如下：一种全自动电压源仿真负荷调零箱，包括CPU控制单元、通信单元、与CPU控制单元连接的显示单元，还包括：调零箱，所述调零箱包括感应分压器TA、感应分压器Ta、移相器和数字指零单元；感应分压器TA，与CPU控制单元电性连接，接收CPU控制单元发出的调节指令；感应分压器Ta，与CPU控制单元电性连接，接收CPU控制单元发出的调节指令；移相器，与感应分压器Ta电性连接，用于调节电压相位至不同角度作为正交分量通过感应分压器Ta输入工作回路；数字指零单元，通过检测绕组分别与感应分压器TA和移相器电性连接，采集零磁通电流互感器和电流比较仪的检测绕组的电流信号，并把结果通过A/D转换器反馈至CPU控制单元，数字指零单元包括电阻R0、电阻RS1、电阻RS2、运算放大器A1、运算放大器A2、差分放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻Rp、电阻R7、电阻R8、电容C1和电容C2，所述电阻R0接入数字指零单元的输入端I0，电阻RS1、电阻RS2分别与运算放大器A1的Vp端、运算放大器A2的Vp端串联连接在电阻R0两端，所述可调电阻Rp两端连接在运算放大器A1的Vo端与运算放大器A2的Vo端，电阻R1的尾端与运算放大器A1的Vn端连接，电阻R2的首端与运算放大器A2的Vn端连接，所述电阻R3首端接运算放大器A1的Vn端，尾端与电阻R5首端相接并接入运算放大器A3的Vo端，所述电阻R4首端接运算放大器A2的Vn
端，尾端与电阻R6首端相接并一起接运算放大器A3的Vp端，所述电阻R5尾端与电阻R7首端相接并接入运算放大器A3的Vn端，电阻R7尾端与电容C1首端连接，电容C1尾端与电阻R6尾端连接，同时，电阻R8首端与电阻R7尾端连接，电阻R8尾端与电容C2首端连接，电容C2尾端与电阻R6尾端连接，并从电容C2两端输出基准电压U0。
[0005]作为本专利技术进一步的改进：所述感应分压器TA包括比例绕组包括A0‑
A
10
、B0‑
B
10
、C0‑
C
10
、D0‑
D
10
和E0‑
E
10
五盘，各盘的匝数相应为前一盘匝数的1/10；所述感应分压器Ta包括a0‑
a
10
、b0‑
b
10
、c0‑
c
10
、d0‑
d
10
和e0‑
e
10
五盘，各盘的匝数与感应分压器TA各盘的匝数依次相同。
[0006]作为本专利技术进一步的改进：所述移相器采用电容C、电阻R串联关系，接入稳压源电压，同时，电阻R接入线圈作为感应分压器Ta的初级线圈，此外，所述电容C容量为10～40μF，电阻R的阻值为2～15Ω。
[0007]作为本专利技术进一步的改进：所述数字指零单元实时采集检测绕组的电流信号，并把电流信号作为基准信号，通过隔离取样、放大、滤波转化为基准电压输送给A/D转换器，A/D转换器根据基准电压的频率和电压幅值匹配合适的控制数字量，得到可调电压数字信号反馈给CPU控制单元。
[0008]作为本专利技术进一步的改进：所述CPU控制单元采用STM32芯片。
[0009]作为本专利技术进一步的改进：所述显示单元采用OLED屏显示，可实时监视检测绕组电流的大小，以及仿真负荷输出结果。
[0010]作为本专利技术进一步的改进：所述通信单元与CPU控制单元通过modbus通讯协议实现实时数据信号的传输。
[0011]一种全自动电压源仿真负荷调零箱的检测方法，包括以下步骤：第一步，上位机通过通信单元下发测试调零任务，稳压源自动升压至20%电压量程，调零箱开始全自动测试；第二步，当测试开始时检测绕组中的电流大于50000nA或低于5nA，则发出报警；第三步，调零箱分别进行同相分量和正交分量的极性判断，首先进行同相分量极性判断，控制感应分压器TA的第一盘A0‑
A
10
中的A1闭合，变换同相极性档位，当检测绕组电流减小，则认为此时为同相分量正确的极性；同理，接着进行正交分量的极性判断，控制感应分压器Ta的第一盘a0‑
a
10
中的a1闭合，变换正交极性档位，当检测绕组电流减小，则认为此时为正交分量正确的极性；第四步，判断调零箱同相分量和正交分量的起始盘，依次闭合感应分压器TA第一盘至第五盘的A1、B1、C1、D1和E1，当检测绕组电流减小，则此盘为同相分量起始盘；同理，确定正交分量的起始盘，依次闭合感应分压器Ta第一盘至第五盘的a1、b1、c1、d1和e1，当检测绕组电流减小，则此盘为正交分量起始盘；第五步，全盘判断时，感应分压器TA的五盘比例绕组按照优先级从高到低A0‑
A
10
、B0‑
B
10
、C0‑
C
10
、D0‑
D
10
至E0‑
E
10
排列，感应分压器Ta的五盘比例绕组同理按照优先级从高到低a0‑
a
10
、b0‑
b
10
、c0‑
c
10
、d0‑
d
10
至e0‑
e
10
排列，选择同相分量和正交分量起始盘中优先级最高盘作为判断开始，按照同相分量和正交分量同等优先级规则，各盘轮流依次循环判断，选定每盘检测绕组电流最小的档位，直至全部判断完成输出仿真负荷；第六步，测试过程中，测试状态和检测绕组的电流通过通信单元实时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全自动电压源仿真负荷调零箱，包括CPU控制单元、通信单元、与CPU控制单元连接的显示单元，其特征在于，还包括：调零箱，所述调零箱包括感应分压器TA、感应分压器Ta、移相器和数字指零单元；感应分压器TA，与CPU控制单元电性连接，接收CPU控制单元发出的调节指令；感应分压器Ta，与CPU控制单元电性连接，接收CPU控制单元发出的调节指令；移相器，与感应分压器Ta电性连接，用于调节电压相位至不同角度作为正交分量通过感应分压器Ta输入工作回路；数字指零单元，通过检测绕组分别与感应分压器TA和移相器电性连接，采集零磁通电流互感器和电流比较仪的检测绕组的电流信号，并把结果通过A/D转换器反馈至CPU控制单元，数字指零单元包括电阻R0、电阻RS1、电阻RS2、运算放大器A1、运算放大器A2、差分放大器A3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻Rp、电阻R7、电阻R8、电容C1和电容C2，所述电阻R0接入数字指零单元的输入端I0，电阻RS1、电阻RS2分别与运算放大器A1的Vp端、运算放大器A2的Vp端串联连接在电阻R0两端，所述可调电阻Rp两端连接在运算放大器A1的Vo端与运算放大器A2的Vo端，电阻R1的尾端与运算放大器A1的Vn端连接，电阻R2的首端与运算放大器A2的Vn端连接，所述电阻R3首端接运算放大器A1的Vn端，尾端与电阻R5首端相接并接入运算放大器A3的Vo端，所述电阻R4首端接运算放大器A2的Vn端，尾端与电阻R6首端相接并一起接运算放大器A3的Vp端，所述电阻R5尾端与电阻R7首端相接并接入运算放大器A3的Vn端，电阻R7尾端与电容C1首端连接，电容C1尾端与电阻R6尾端连接，同时，电阻R8首端与电阻R7尾端连接，电阻R8尾端与电容C2首端连接，电容C2尾端与电阻R6尾端连接，并从电容C2两端输出基准电压U0。2.根据权利要求1所述的一种全自动电压源仿真负荷调零箱，其特征在于：所述感应分压器TA包括比例绕组包括A0‑
A
10
、B0‑
B
10
、C0‑
C
10
、D0‑
D
10
和E0‑
E
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五盘，各盘的匝数相应为前一盘匝数的1/10；所述感应分压器Ta包括a0‑
a
10
、b0‑
b
10
、c0‑
c
10
、d0‑
d
10
和e0‑
e
10
五盘，各盘的匝数与感应分压器TA各盘的匝数依次相同。3.根据权利要求1所述的一种全自动电压源仿真负荷调零箱，其特征在于：所述移相器采用电容C、电阻R串联关系，接入稳压源电压，同时，电阻R接入线圈作为感应分压器Ta的初级线圈，此外，所述电容C容量为10～40μF，电阻R的阻值为2～15Ω。4.根据权利要求1所述的一种全自动电压源仿真负荷调零箱，其特征在于：所述数字指零...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫宪峰，赵屹涛，苏跃龙，郝斌，范浩，岳小云，张长千，王磊，任秀伟，
申请(专利权)人：山西省机电设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：