[发明专利]一种适用于电流互感器校正的交流恒流源

说明书

技术领域

本发明涉及交流恒流源技术领域，具体涉及一种适用于电流互感器校正的交流恒流源。

背景技术

传统的恒流源电路多数采用SPWM(SinusoidalPWM，正弦脉宽调制)波形控制逆变电路，其先将变压器原侧的交流电转换为直流电，再将直流电经SPWM波形控制逆变电路逆变成所需的交流电。这种恒流源的频率和电流大小都难以控制，不仅价格昂贵，体积庞大，电路设计复杂，而且会产生大量谐波反馈到电网，容易干扰电子产品的正常工作，容易出现故障。

传统恒流源一般为直流恒流源，不适用我们的应用情况，交流恒流源一般都采用SPWM方式，谐波较大，电磁干扰较大，会影响互感器的测量精度。

现有的开口式电流互感器的测量精度不高，对于必须使用开口式电流互感器，并且要求测量精度高的场合，往往不能够满足要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种电流精度高、幅频可控、成本低且不易出故障的交流恒流源，并且能够进行电流互感器的校正与标定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于电流互感器校正的交流恒流源，包括：单片机模块、信号发生模块、幅值调整模块、电流采集模块和恒流源产生模块；

所述单片机模块与信号发生模块、幅值调整模块和电流采集模块分别连接，所述幅值调整模块与恒流源产生模块连接，所述恒流源产生模块连接负载后与电流采集模块连接；

所述信号发生模块产生交流电压信号，通过幅值调整模块调整交流电压信号的幅值后，将交流电压信号送入恒流源产生模块，所述恒流源产生模块产生与所述交流电压信号相对应的恒定电流；电流采集模块采集恒流源产生模块输出的电流信号，并将其转化为电压信号后送入单片机模块，所述单片机模块控制幅值调整模块对电流信号进行步进调整。

所述单片机模块还与电源模块、显示模块和串口模块连接。

所述信号发生模块包括：正弦信号发生模块以及与其连接的运算放大器；所述信号发生模块与单片机模块通过SPI通信方式进行通信。

所述幅值调整模块采用数字电位器调节信号的电压，将信号发生模块的输出信号由数字电位器的非抽头一端输入，数字电位器另一端接地，抽头作为信号输出端，单片机通过通信接口对该电位器进行控制，使得抽头输出的电压满足系统的要求。

所述恒流源产生模块包括：

运算放大器U12的正极输入端和负极输入端分别连接电阻R19和电阻R20，电阻R22串接在运算放大器U12的负极输入端和输出端之间，运算放大器U12的输出端连接电阻R23，电阻R23的另一端依次串联连接负载Z1和电阻R24后接地；

运算放大器U13A的正极输入端与电阻R23连接，运算放大器U13A的负极输入端与输出端连接，运算放大器U13A的输出端串接电阻R21后与运算放大器U12的正极输入端连接。

所述电流采集模块包括：依次连接的电流采样电阻、电压跟随器和交/直流转换电路。

所述电流采集模块包括：依次连接的电流互感器、电压跟随器和交/直流转换电路。

所述交/直流转换电路包括：

电容C64和电阻R147串联连接后接入运算放大器U31的负极输入端，运算放大器U31的正极输入端接地，运算放大器U31的输出端分别连接三极管Q33的发射极和三极管Q34的集电极，三极管Q33的发射极还与三极管Q34的基极，三极管Q33的集电极和基极连接后接至运算放大器U31的负极输入端；三级管Q34的基极与集电极连接；

电阻R149的一端连接运算放大器U31的负极输入端，另一端连接三级管Q34的发射极；三级管Q34的发射极串联电阻R153后连接至运算放大器U32的负极输入端，运算放大器U32的正极输入端接地；

电阻R151的一端连接在电容C64和电阻R147之间，另一端串联电阻R155后接至运算放大器U32的输出端；电解电容E46的正极端连接运算放大器U32的输出端，另一端连接运算放大器U32的负极输入端。

对电流互感器进行校正时，交流恒流源的输出导线接入电流互感器的一次侧，并穿入电流互感器内，为电流互感器提供给定电流值，测量电流互感器二次侧的电流值，得到给定电流值与测量值之间的比例关系；在使用电流互感器进行测量的时候，根据预先标定的比例关系，计算电流互感器一次侧实际的电流值。

本发明的有益效果是：