[发明专利]一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤电压互感器技术领域，具体涉及一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法。 

背景技术

数字闭环检测方案使得光学电压传感器闭环反馈信号与输入信号闭环在非线性的正弦干涉光强信号的零点提高了电压测量的线性度，并解决了光源功率波动对标度因数的影响，实现了大动态范围和优良的零偏稳定性。然而，当环境温度发生变化时，反馈执行单元相位调制器的调制系数将随之变化，影响光学电压传感器的测量精度、标度因数线性度和重复性。为准确跟踪相位调制器调制系数的变化，引入第二个反馈回路，自动调整相位调制器系数。然而在方波调制条件下，只有阶梯波复位时才能进行相位调制器系数自动调整，因此相位调制器系数调整的闭环周期取决于阶梯波复位的周期。当光学电压传感器的被测电压信号值很小同时环境温度变化较快时，反馈阶梯波在很长的时间内没有复位，而相位调制器的系数已经改变，导致相位调制器的系数闭环跟踪系统不能实时闭环调整，还是会导致光学电压互感器检测精度变差。四态调制通过改变调制方式，可使光学电压传感器的相位调制器系数的闭环回路的闭环周期为固定周期，不再受限于阶梯波是否复位。为了减少闭环系统中反馈执行部件相位调制器增益随温度漂移对光学电压传感器检测精度的影响，需采用四态调制技术来实现双闭环检测，以保证实时的跟踪被测电压信号及相位调制器增益。 

然而，四态调制在实现双闭环检测回路的实时快速闭环的同时，也引入了双闭环的交叉串扰，很大程度上降低了光学电压传感器的检测精度；并且数字闭环检测方案使得光学电压传感器闭环信号在零点的同时，使得闭环误差信号变为了含有大量噪声的微弱信号，再加上采用四态调制技术的双闭环动态跟踪过程中的交叉干扰，使得高精度光学电压传感器的实现成为了一个很大的挑战。特别是由于扰动、噪声等原因使得光学电压传感器的测量精度难以提高。尤其是基于四态调制技术的双闭环噪声与扰动模型不清楚（国内外未见报道），难以优化闭环检测算法，制约了高精度光学电压传感器的发展。 

发明内容

本发明基于四态调制技术，结合影响光学电压传感器检测精度的影响因素，提供一种双闭环回路的模型及对应的检测方法，以推动高精度光学电压传感器的实用化进程。 

本发明提供一种基于双闭环检测的光学电压传感器的噪声与扰动抑制方法，所述方法包括如下步骤： 

第一步，建立基于四态调制技术的光学电压传感器系统的数学模型； 

(P1-P2)-(P3-P4)]]>

令cos[3π(1+ε₀)/4]-cos[5π(1+ε₀)/4]等于ε₁，由于很小，

令其中，Δk₁是一个不确定的参数，由第二闭环跟踪误差引入； 

第二步，建立系统状态方程和动态方程。 

将主闭环的闭环误差代入闭环检测系统的数学模型，并设(1+Δk₀)(1+Δk₁)＝1+Δk，得到主闭环的状态方程：