[发明专利]一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法

权利要求书

1.一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法，其特征在于，其方法为：在光纤电流互感器的FPGA/DSP信号处理单元上连接一反馈系数信号处理单元，该反馈系数信号处理单元通过比较阶梯波复位前后2π相位和零相位时刻PIN探测器信号的采样值，得到复位误差信号，来判断控制相位的电压是否发生漂移；对复位误差信号积分，该积分信号输出来调整相位反馈通道的增益，从而产生准确的控制相位；

所述PIN探测器所检测的光波干涉信号为：

I＝I 0[1+cos(ΦS+Φf+ΦJ)](2)

经过光电转换，输出的电压信号为V＝K I 0[1+cos(ΦS+Φf+ΦJ)]，

其中，K为光电转换系数，ΦS为电流信号产生非互易相移，

ΦS＝(4Nv)I out，I out为被测电流，Φf为方波产生偏置非互易相移，用于提高信号检测的灵敏度及判别电流方向，ΦJ为阶梯波产生非互易相移，N为光纤匝数，v为维尔德系数，I 0为干涉光波振幅。

2.根据权利要求1所述的提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法，其特征在于，其方法具体步骤包括如下：

1)将光纤电流互感器FPGA/DSP信号处理单元中的PIN探测器的数字电压信号引出，引出信号输出端与反馈系数信号处理单元的输入端相连；

2)将光纤电流互感器FPGA/DSP信号处理单元中的时序控制信号引出，引出信号输出端与反馈系数信号处理单元的输入端相连；

3)反馈系数信号处理单元选取光纤电流互感器的FPGA/DSP信号处理单元中的2π相位时序控制信号；

4)反馈系数信号处理单元以2π相位时序控制信号为基准，选取光纤电流互感器的FPGA/DSP信号处理单元中2π相位及相邻的零相位的PIN探测器的数字电压信号；

5)反馈系数信号处理单元对上述步骤4)中2π相位及相邻的零相位的PIN探测器的数字电压信号值进行对比，产生复位误差信号；

6)反馈系数信号处理单元以上述步骤5)中的电压数字量差值为误差量，来修正光纤电流互感器FPGA/DSP信号处理单元中的相位反馈通道增益，实现反馈相位精确控制。

3.根据权利要求2所述的一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法，其特征在于，所述PIN探测器检测干涉信号光强变化，经过光电信号放大、滤波、A/D转换处理之后，送入FPGA/DSP信号处理单元，形成闭环反馈电压信号来调制电光相位调制器，使电光相位调制器在光纤环中加入非互易的反馈补偿相移，该反馈补偿相移与外部电流导致的Farady相移大小相等、方向相反，使光纤电流互感器闭环系统始终工作在相位零点附近，光纤电流互感器的FPGA/DSP信号处理单元通过获取该反馈补偿相移的大小，经过比例因子转换得出电力线的电流信息。

4.根据权利要求2所述的一种提高光纤电流互感器闭环反馈系数稳定性的方法，其特征在于，所述步骤5)中，方波信号在正负半周产生相移为±π/2的偏置相位，阶梯波增量用于补偿外部磁光Farady相移，方波和阶梯波调制信号都加入光纤电流互感器的电光相位调制器之后，在电流互感器中产生的非互易相移为

ΔΦ＝ΦS+Φf+ΦJ，在方波的正半周，Φf＝π/2，干涉仪的输出信号V 1为：

V 1＝KI 0[1-sin(ΦS+ΦJ)](3)

在方波的负半周，Φf＝-π/2，干涉仪的输出信号V 2为：

V 2＝KI 0[1+sin(ΦS+ΦJ)](4)

将方波正半周信号(3)和负半周信号(4)相减可得复位误差信号：

ΔV＝-2KI 0sin(ΦS+ΦJ)(5)

通过闭环反馈使ΦS＝-ΦJ保证ΔV＝0，而当ΔV≠0时，便用ΔV作为控制量去控制闭环反馈阶梯波发生器，改变阶梯波在递增阶段产生的电压增量，该电压增量与阶梯波产生非互易相移ΦJ成正比关系，通过闭环反馈控制始终使ΦS+ΦJ＝0，在数字闭环达到平衡时，阶梯波的阶梯高度增量同所测量的电流成正比，阶梯波高度增量就对应光纤电流互感器输出的电流信号。