用于低压电流互感器在线检测的可调节电源及其控制方法与流程

1.本发明属于低压电流互感器检测技术领域，具体涉及一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源及其控制方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.计量用低压电流互感器需4年一次进行周期性检定，通常采用比较法在1％～120％的额定电流下测量检定；但是，目前常用的方法需在停电后将互感器拆卸回实验室进行检定，检定效率低。现有技术能够实现在不停电的情况下对低压电流互感器在线进行误差检测，由于运行时线路中电流存在峰谷的问题，不同时间段大小和相位都不同，不能够在误差检测时提供连续可调的1％～120％额定电流，难以按照规程进行检测。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出了一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源及其控制方法，能够在带电情况下对低压电流互感器进行在线校准的自适应电源，给线路注入能够可变的电流。
5.根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，采用如下技术方案：
6.一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，包括主控电路以及分别与主控电路相连接的检测单元、驱动电路和软启动电路；其中，所述主控电路用于分析处理采样信号，采用增量式pid控制计算驱动信号，结合所接收到的反馈信号进行信号的调节控制；所述驱动电路的一端与所述主控电路相连接另一端连接开关管，通过所述驱动电路控制所述开关管的通断。
7.作为进一步的技术限定，用于低压电流互感器在线检测的可调节电源还包括设置在输入电源与所述软启动电路之间的ac滤波电路、设置在所述软启动电路与所述开关管之间的整流滤波电路、分别与所述主控电路相连接的散热单元和保护电路，以及与所述开关管相连接的隔离变压器。
8.进一步的，所述ac滤波电路采用emi电路，用于滤除所述输入电源中的高频谐波以减少电磁干扰；所述整流滤波电路采用全桥式整流电路。
9.进一步的，远离所述开关管侧的所述隔离变压器与输出滤波电路相连接，所述输出滤波电路采用lc滤波器。
10.作为进一步的技术限定，所述主控电路采用dsp集成芯片，采用增量式pid控制处理采样信号和反馈信号，控制驱动电路，实现信号的调节控制。
11.作为进一步的技术限定，所述检测单元包括电压调整子单元、显示子单元和采样子单元；所述电压调整子单元和所述采样子单元均与所述主控电路相连接。
12.进一步的，所述采样子单元包括电压反馈模块和电流反馈模块，通过采样得到反馈信号，将系统的给定信号和反馈信号传输给主控电路进行信号的调节控制。
13.进一步的，所述反馈信号包括输入电源的幅值和相位，以及输出信号的电压、电流及相位。
14.根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源的控制方法，采用了第一方案所提供的用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，采用如下技术方案：
15.一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源的控制方法，包括：
16.获取可调节电源的给定信号和反馈信号；
17.根据所获取的给定信号和反馈信号，结合增量式pid控制，计算驱动信号，实现可调节电源的信号调控。
18.作为进一步的技术限定，所述增量式pid控制的具体过程为：
19.比较采样电压值与设定电压值的大小，若采样电压值大于设定电压值，则减小采样占空比；若采样电压值小于设定电压值，则增大采样占空比，直到采样电压值与给定电压值的幅值相等；
20.当采样电压值与给定电压值的幅值相等后，判断采样相位值与设定相位值的大小，若采样相位值小于设定相位值，则增大采样相位；若采样相位值大于设定相位值，则减小输入采样相位值，直到采样相位值与设定相位值相等。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.本发明中的可调节电源装置能输出幅值和相位连续可调的交流电压，移相相位差范围为0
°‑
359.99
°
可调；能够与线路运行电流叠加给低压电流互感器误差在线检测系统提供试验所需的1％～120％额定电流，且可与被试互感器一次电流同相或反相，模拟电流互感器的不同运行工况。
附图说明
23.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
24.图1为本发明实施例一中的用于低压电流互感器在线检测的可调节电源的结构示意图；
25.图2为本发明实施例一中的主控电路的拓扑结构示意图；
26.图3为本发明实施例二中的用于低压电流互感器在线检测的可调节电源得控制流程图。
具体实施方式
27.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
28.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
30.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.实施例一
32.本发明实施例一介绍了一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源。
33.如图1所示的用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，包括主控电路、ac滤波电路、整流滤波电路、保护电路，驱动电路、检测单元、软启动电路、igbt、输出滤波电路以及隔离变压器、散热单元和输入输出单元。
34.作为一种或多种实施方式，主控电路与驱动电路以及软开关电路相连，给驱动电路以及软开关电路提供信号；ac滤波电路一端与电源输入端相连另一端与软启动电路相连；软启动电路另一端与整流滤波电路相连；整流滤波电路的另一端与开关管igbt相连；igbt的另一极与隔离变压器输入端相连；隔离变压器输出端与输出滤波电路相连；输出滤波电路与输出端以及检测单元相连；保护电路、检测单元以及散热单元均与主控电路相连；主控电路由dsp数字控制的集成芯片组成，包含16位的d/a和a/d高精度转换器；
35.作为一种或多种实施方式，整流滤波电路采用拓扑结构的全桥式整流电路及电容器组成，输出滤波电路采用lc滤波器；驱动电路采用集成芯片，一端通过dsp接口电路与主控电路相连，另一端与igbt相连，通过驱动电路得到控制开关管igbt通断的开关信号；ac滤波电路采用的是emi电路，由电感、电容组成，用于滤除输入电路中的高频谐波，同时减少电源本身对外界的电磁干扰；软启动采用晶闸管软启动，作为控制输出执行元件；保护电路可以过/欠压/过流/短路/峰值电流等多重保护。
36.作为一种或多种实施方式，检测单元包括液晶显示单元、电压调整模块以及采样模块；其中，液晶显示器为7英寸超级大屏，可进行电压显示和电流显示；检测单元通过电压调整模块、采样模块与主控电路相连；电压调整模块通过键盘调整输入系统电压；采样模块包括电压反馈单元和电流反馈单元，通过采样得到输入电源的幅值及相位、输出信号电压电流及相位等反馈信号；采样模块将系统给定信号和反馈信号均输入给主控电路，主控电路根据反馈的两个信号的误差采用增量式pid控制。
37.作为一种或多种实施方式，散热单元包括温度传感器和智能调速风机；温度传感器与主控电路相连，将可调节电源的内部温度信号通过传感器传给主控电路，主控电路根据反馈信号适时调整风机的速度，改变整个机箱内部温度。
38.如图2所示的主控电路，用于对采样的运行线路电压、电流进行分析处理,根据系统设定的电压、相位、频率给出逆变电路所需要的控制信号,控制逆变电路工作；把相应的信息显示在液晶屏上主要包括输出电压、电流、频率、相位差等信息；其软件设计主要由系统初始化程序、a/d中断处理程序、电压电流检测程序、驱动信号产生程序、显示电路程序等组成；控制流程为首先对系统各部分初始化,在进入a/d中断后对采集到的数据进行处理,并在中断中显示采集到的实时数据,然后根据系统设定和采集到的数据通过增量式pid控制计算所需要的驱动信号。
39.本实施例中的可调节电源装置能输出幅值和相位连续可调的交流电压，移相相位差范围为0
°‑
359.99
°
可调；能够与线路运行电流叠加给低压电流互感器误差在线检测系统
提供试验所需的1％～120％额定电流，且可与被试互感器一次电流同相或反相，模拟电流互感器的不同运行工况。
40.实施例二
41.本发明实施例二介绍了一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源的控制方法，采用了实施例一中所介绍的用于低压电流互感器在线检测的可调节电源。
42.如图3所示的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源的控制方法，包括：
43.获取可调节电源的给定信号和反馈信号；
44.根据所获取的给定信号和反馈信号，结合增量式pid控制，计算驱动信号，实现可调节电源的信号调控；
45.其中，增量式pid控制的具体过程为：
46.比较采样电压值与设定电压值的大小，若采样电压值大于设定电压值，则减小采样占空比；若采样电压值小于设定电压值，则增大采样占空比，直到采样电压值与给定电压值的幅值相等；
47.当采样电压值与给定电压值的幅值相等后，判断采样相位值与设定相位值的大小，若采样相位值小于设定相位值，则增大采样相位；若采样相位值大于设定相位值，则减小输入采样相位值，直到采样相位值与设定相位值相等。
48.以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，包括主控电路以及分别与主控电路相连接的检测单元、驱动电路和软启动电路；其中，所述主控电路用于分析处理采样信号，采用增量式pid控制计算驱动信号，结合所接收到的反馈信号进行信号的调节控制；所述驱动电路的一端与所述主控电路相连接另一端连接开关管，通过所述驱动电路控制所述开关管的通断。2.如权利要求1中所述的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，还包括设置在输入电源与所述软启动电路之间的ac滤波电路、设置在所述软启动电路与所述开关管之间的整流滤波电路、分别与所述主控电路相连接的散热单元和保护电路，以及与所述开关管相连接的隔离变压器。3.如权利要求2中所述的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，所述ac滤波电路采用emi电路，用于滤除所述输入电源中的高频谐波以减少电磁干扰；所述整流滤波电路采用全桥式整流电路。4.如权利要求2中所述的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，远离所述开关管侧的所述隔离变压器与输出滤波电路相连接，所述输出滤波电路采用lc滤波器。5.如权利要求1中所述的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，所述主控电路采用dsp集成芯片，采用增量式pid控制处理采样信号和反馈信号，控制驱动电路，实现信号的调节控制。6.如权利要求1中所述的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，所述检测单元包括电压调整子单元、显示子单元和采样子单元；所述电压调整子单元和所述采样子单元均与所述主控电路相连接。7.如权利要求6中所述的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，所述采样子单元包括电压反馈模块和电流反馈模块，通过采样得到反馈信号，将系统的给定信号和反馈信号传输给主控电路进行信号的调节控制。8.如权利要求7中所述的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，所述反馈信号包括输入电源的幅值和相位，以及输出信号的电压、电流及相位。9.一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源的控制方法，采用了如权利要求1-8中任一项所述的用于低压电流互感器在线检测的可调节电源，其特征在于，包括：获取可调节电源的给定信号和反馈信号；根据所获取的给定信号和反馈信号，结合增量式pid控制，计算驱动信号，实现可调节电源的信号调控。10.如权利要求9中所述的一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源的控制方法，其特征在于，所述增量式pid控制的具体过程为：比较采样电压值与设定电压值的大小，若采样电压值大于设定电压值，则减小采样占空比；若采样电压值小于设定电压值，则增大采样占空比，直到采样电压值与给定电压值的幅值相等；当采样电压值与给定电压值的幅值相等后，判断采样相位值与设定相位值的大小，若采样相位值小于设定相位值，则增大采样相位；若采样相位值大于设定相位值，则减小输入采样相位值，直到采样相位值与设定相位值相等。

技术总结
本发明属于低压电流互感器检测技术领域，具体涉及一种用于低压电流互感器在线检测的可调节电源及其控制方法，包括主控电路以及分别与主控电路相连接的检测单元、驱动电路和软启动电路；其中，所述主控电路用于分析处理采样信号，采用增量式PID控制计算驱动信号，结合所接收到的反馈信号进行信号的调节控制；所述驱动电路的一端与所述主控电路相连接另一端连接开关管，通过所述驱动电路控制所述开关管的通断。的通断。的通断。


技术研发人员：孙凯 翟晓卉 孙艳玲 赵吉福 董贤光 祝福 法玉宁 王艳 刘美明 郭凯旋 顾卫国 李莹
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司营销服务中心（计量中心）
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/21