[发明专利]一种可持续工作的交流模拟积分器

说明书

技术领域

本发明属于电磁测量技术领域，涉及一种可持续工作的交流模拟积分器，具体地说是对交流信号实现积分功能及实时补偿积分误差，并且具有良好的隔直特性。

背景技术

极向场电源系统是托卡马克装置的核心子系统之一，由12套晶闸管相控变流器向12组相互耦合的极向场超导线圈供电，实现各种不同要求的等离子体位形及各种不同运行模式下的等离子体的产生、加热、平衡与控制。极向场电源中的核心设备变流器是三相桥式全控整流器，极向场电源工作时，磁体电流可达上百千安；为了不对变流器电路产生影响，在对变流器进行直流短路测试、直流稳态测试与整流器短路测试中，利用电磁感应理论，可采用图1所示测量变流器的电流。

在变流器电流测量中，可选择的电流传感器种类很多，电流传感器的输出v_i(t)为被测电流i(t)的微分信号，需要积分器实现信号还原。以环形罗柯线圈为例，分析变流器电流测量原理；如图2所示，被测电流i(t)从线圈中心穿过，设线圈的平均半径为r，则线圈的周长l＝2πr，线圈的截面积为S，线圈的匝数为N，当被测电流发生变化时，线圈输出端所产生的感应电势为：

vi(t)=-μ0NSldi(t)dt=-Mdi(t)dt---(1)]]>

式1中μ₀为真空磁导率，称为罗柯线圈的互感系数，其传递函数为：G₁(s)＝Ms。

为了测量电流i(t)，需要对罗柯线圈的输出信号v_i(t)积分，基本模拟积分器如图3所示，理想情况下的输出为：

v0(t)=-1R1C∫t0tvi(t)dt+v0(t0)---(2)]]>

式2中t₀为基本模拟积分器开始工作的初始时刻，v₀(t₀)为初始值，其传递函数为：基本模拟积分器存在一个极点s＝0，对直流成分的理论增益为无穷大，如果基本模拟积分器的输入信号中含有直流分量，基本模拟积分器的输出会发生偏移，甚至出现饱和现象，不能保证基本模拟积分器长时间稳定工作。