基于Rogowski线圈脉冲电流检测技术的研究

发布时间：2017-08-15 19:37

  本文关键词：基于Rogowski线圈脉冲电流检测技术的研究

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【摘要】：脉冲电流在医用、国防、工业等很多领域得到了广泛的应用,因此脉冲电流的检测一直是最近几年人们的热门研究课题。脉冲电流检测有很多检测方法,常见方法主要有分流器检测法,霍尔传感器检测法和罗氏线圈检测法。罗氏线圈检测法在脉冲电流测试方面具有安全测量,测量精度高等优势,所以对罗氏线圈脉冲电流技术的研究具有很好的应用前景。罗氏线圈输出的是信号的微分形式,要进行积分才能还原信号,所以后续的积分器也是脉冲电流检测研究的关键。常见积分器有模拟积分器和数字积分器,由于模拟积分器存在零点漂移、容易积分饱和,不可以长时间积分等问题,而数字积分器就可以灵活得解决上述问题。所以本文采用数字积分的方法来还原微分信号,并且数字积分实用化之后,现场调试困难的问题、模拟积分之后小信号传输的距离问题都将随之解决。论文根据罗氏线圈的结构参数研究自身的动态特性,并在罗氏线圈工作原理的基础上,分析载流导体偏心对脉冲电流检测的影响,为后续测量奠定基础。论文主要研究的是数字积分算法,包括:对不同积分算法的比较,选定最佳的积分算法来满足积分的精度和效率;根据采样率和波形频率的关系,存储适当波形数量以保持还原信号的精度;采用IIR高通滤波器,解决因低频直流引起的积分饱和问题。本文对这套脉冲电流检测系统进行总体设计,包括硬件设计、软件流程设计以及上位机LABVIEW界面设计,显示检测出的波形和各个检测参数,实验结果说明本设计可以满足实际情况的应用。
【关键词】：脉冲电流检测 罗氏线圈 数字积分算法 IIR滤波器 DSP28335
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM933.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 脉冲电流检测技术的国内外现状10-15
• 1.2.1 脉冲电流检测方法的分类10-12
• 1.2.2 基于罗氏线圈脉冲检测技术的国内现状12-13
• 1.2.3 基于罗氏线圈脉冲检测技术的国外现状13-14
• 1.2.4 基于罗氏线圈脉冲检测技术出现的问题14-15
• 1.3 本文的主要研究内容和章节安排15-16
• 第2章 Rogowski线圈的动态特性分析和偏心影响分析16-26
• 2.1 Rogowski线圈基本原理16-18
• 2.2 Rogowski线圈的选择和动态特性测试18-20
• 2.2.1 Rogowski线圈的分类和选择18-19
• 2.2.2 Rogowski线圈动态特性的分析19-20
• 2.3 其他情况对Rogowski线圈测试结果的影响分析20-25
• 2.3.1 外界磁场分量对罗氏线圈的影响20-21
• 2.3.2 被测试载流导体放置偏心所引起的影响21-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 数字积分算法26-45
• 3.1 数值积分器分类和原理26-29
• 3.2 实用化数字积分器出现的问题29-32
• 3.2.1 采集电路当中产生的趋势项29-30
• 3.2.2 罗氏线圈和采集电路产生的低频直流30
• 3.2.3 采样率和波形频率的关系对积分的影响30-31
• 3.2.4 脉冲电流参数的采集方法31-32
• 3.3 数字积分器算法设计思路32
• 3.4 IIR滤波器运行原理32-36
• 3.4.1 IIR滤波器的特点32-33
• 3.4.2 IIR滤波器的设计33-36
• 3.5 数字积分器算法的仿真和计算36-44
• 3.5.1 数字积分器算法在matlab中的仿真结果和计算36-42
• 3.5.2 数字积分器算法在DSP中的仿真结果和计算42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 系统的硬件设计45-58
• 4.1 总体设计45-46
• 4.2 脉冲电流发生装置46-47
• 4.3 脉冲电流采集装置47-52
• 4.3.1 放大电路48-50
• 4.3.2 偏置调节电路50-51
• 4.3.3 抗混叠滤波器51
• 4.3.4 触发电路51-52
• 4.4 脉冲电流信号转换装置52-56
• 4.4.1 TMS320F28335型号DSP52-54
• 4.4.2 脉冲电流检测流程54-56
• 4.5 脉冲电流参数显示装置56
• 4.6 本章小结56-58
• 第5章 实验、仿真和误差分析58-73
• 5.1 Rogowski线圈和调理电路的动态特性仿真和测试58-60
• 5.2 Rogowski线圈的偏心问题仿真和测试结果的实验结果60-63
• 5.3 罗氏线圈和检测电路中产生低频直流的消除63-64
• 5.4 脉冲电流参数的测量结果对照64-65
• 5.5 误差分析65-72
• 5.5.1 罗氏线圈误差66-67
• 5.5.2 模拟运放产生误差67-68
• 5.5.3 AD采集误差、截断量化误差68-70
• 5.5.4 数值积分算法的误差70-71
• 5.5.5 滤波器有限字长产生的误差71-72
• 5.6 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

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本文编号：679967