60kA直流大电流计量参考标准装置建模与仿真

发布时间：2017-08-05 18:12

  本文关键词：60kA直流大电流计量参考标准装置建模与仿真

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【摘要】：直流大电流在工业和科研中使用到的地方越来越多和对测量准确度的要求不断提高，直流大电流的精确测量已成为现代电气信息测量技术的重要一环。然而目前，我国尚未制定出直流大电流测量的统一标准。因此，研制出一种高精度的直流大电流计量参考标准是直流大电流计量基础研究的当务之急。 本文是在国家自然科学基金——大功率整流电源的能耗计量基础研究（编号51177061）下展开的工作。本文选取准确度较高的以磁调制原理为基础的直流大电流比较仪作为研究对象，希望通过本课题的研究，为直流大电流的准确计量做出贡献。 论文首先介绍了几种常用的直流大电流测量方法，并通过比较各自的优缺点和结合本课题研究的目的，选取以磁调制原理为基础的直流大电流比较仪作为研究对象进行深入研究。 其次，论文简单的介绍了以磁调制原理为基础的直流大电流比较仪的工作原理。研究并设计了以磁调制原理为基础的基于双闭环控制的60kA直流大电流计量的参考标准装置。该双闭环控制系统由反馈控制系统和偏置控制系统构成。偏置控制系统提供的偏置电流自动平衡90%以上的一次磁势，而剩余的不到10%的一次磁势由反馈控制系统进行精密跟踪平衡。论文详细论述了整个控制系统各个环节的硬件结构，并对各个环节进行了数学建模，推导出其传递函数，借助于MATLAB/SIMULINK软件，对部分环节及两个闭环系统进行了仿真。通过仿真验证两个闭环系统的稳定性，并对其误差、稳态和暂态的性能指标进行了分析。 最后，对60kA直流大电流测量的参考标准装置进行了自校与互校实验，验证了该60kA直流大电流测量的参考标准装置的准确度能达到5×l0-6。
【关键词】：磁调制器 直流电流比较仪 双闭环 建模与仿真
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM835.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 直流大电流计量的背景与意义8-9
• 1.2 直流大电流研究现状9-10
• 1.3 本文的主要工作和章节安排10-12
• 2 直流大电流的计量技术方法12-19
• 2.1 分流器法测电流12
• 2.2 直流互感器法测电流12-14
• 2.3 直流比较仪法测电流14-15
• 2.4 霍尔效应法测电流15-16
• 2.5 核磁共振法测电流16
• 2.6 磁光效应法测电流16-17
• 2.7 本章小结17-19
• 3 直流电流比较仪工作原理19-29
• 3.1 单铁芯磁调制器原理19-22
• 3.2 双铁芯磁调制器原理22-23
• 3.3 单通道直流比较仪23-24
• 3.4 多通道直流比较仪24-26
• 3.5 60kA 直流计量参考标准26-28
• 3.6 本章小结28-29
• 4 偏置回路的建模与仿真29-37
• 4.1 偏置回路的硬件设计29-33
• 4.2 偏置回路的建模与仿真33-36
• 4.3 本章小结36-37
• 5 反馈回路的建模与仿真37-51
• 5.1 反馈回路的硬件设计37-46
• 5.2 反馈回路的建模与仿真46-50
• 5.3 本章小结50-51
• 6 60kA 直流比较仪的校验51-56
• 6.1 自校实验与不确定度分析51-53
• 6.2 互校实验与不确定度分析53-55
• 6.3 本章小结55-56
• 7 全文总结与工作展望56-58
• 7.1 全文总结56-57
• 7.2 工作展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 附录 1 作者在攻读硕士学位期间发表的论文63

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