【正文】 、420mA 等） 。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器也有人稱之為“儀用電流互感器”。 （“儀用電流互感器”有一層含義是在實(shí)驗(yàn)室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴(kuò)大儀表量程。 ） 1）電壓互感器在測量交變電流的大電壓時(shí),為能夠安全測量而在火線和地線之間并聯(lián)一個(gè)變壓器(接在變壓器的輸入端), 這個(gè)變壓器的輸出端接入電壓表,由于輸入線圈的匝數(shù)大于輸出線圈的匝數(shù),因此輸出電壓小于輸入電壓,電壓互感器就是降壓變壓器. 按原理分為電磁感應(yīng)式和電容分壓式兩類。電磁感應(yīng)式多用于 220kV及以下各種電壓等級。電容分壓式一般用于110kV以上的電力系統(tǒng),330～765kV超高壓電力系統(tǒng)應(yīng)用較多。電壓互感器按用途又分為測量用和保護(hù)用兩類。對前者的主要技術(shù)要求是保證必要的準(zhǔn)確度；對后者可能有某些特殊要求，如要求有第三個(gè)繞組，鐵心中有零序磁通等。 電磁感應(yīng)式電壓互感器 其工作原理與變壓器相同，基本結(jié)構(gòu)也是鐵心和原、副繞組。特點(diǎn)是容量很小且比較恒定，正常運(yùn)行時(shí)接近于空載狀態(tài)。電壓互感器本身的阻河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書20抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時(shí)，副邊出現(xiàn)對地高電位而造成人身和設(shè)備事故。測量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結(jié)構(gòu)，其原邊電壓為被測電壓（如電力系統(tǒng)的線電壓） ，可以單相使用,也可以用兩臺接成 VV形作三相使用。實(shí)驗(yàn)室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的，以適應(yīng)測量不同電壓的需要。供保護(hù)接地用電壓互感器還帶有一個(gè)第三線圈，稱三線圈電壓互感器。本設(shè)計(jì)電壓互感器選用型號為TVA1421 系列立式穿芯小型精密交流電壓電流通用互感器。參數(shù)如下：1) 特點(diǎn)：? 既可作電壓互感器，又可作電流互感器使用； ? 立式穿芯，印刷線路板直接焊接安裝；? 精度高，采樣范圍寬，應(yīng)用靈活；? 全封閉，機(jī)械和耐環(huán)境性能好，電壓隔離能力強(qiáng)，外形美觀。2)使用環(huán)境條件：環(huán)境溫度：55℃~+85℃；? 相對濕度：溫度為40℃時(shí)不大于90%；? 大氣壓力：860~1060mbar( 約為650~800mmHg)。3)工作頻率范圍：20Hz~20kHz 。4)絕緣耐熱等級：F 級(155℃)。5)安全特性：? 絕緣電阻：常態(tài)時(shí)大于1000mΩ；? 抗電強(qiáng)度：3000V50Hz /1 分鐘(作電壓互感器用時(shí))；6000V50Hz /1 分鐘(作電流互感器用時(shí)) ；? 阻燃性：符合UL94Vo 級。6)外形圖、安裝尺寸和線圈圖，7)典型應(yīng)用及性能參數(shù)：TVA1421 作為電壓互感器作用時(shí)是一種電流型電壓互感器，一和圖二。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書21圖 27 電壓互感器外形圖、安裝尺寸和線圈圖圖 28 電壓互感器典型應(yīng)用圖8)注意事項(xiàng)：本型互感器不管作電壓互感器使用，還是作電流互感器使用時(shí)，其原理都是電流型互感器，所以次級電路不允許開路使用，也因于此，請不要在次級回路安裝熔斷器。2）電流互感器微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作,變壓器變換的是電壓,而微型電流互感器變換的是電流罷了。繞組N1接被測電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組） ；繞組N2接測量儀表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組） 。微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2 的電流比，叫實(shí)際電流比K。微型 電流互感器在額定工作電流下工作時(shí)的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。 Kn=I1n/I2n 微型電流互感器大致可分為兩類，測量用電流互感器和保護(hù)用電流互感器。測量用電流互感器主要與測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量電流、電壓、河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書22功率等。測量用微型電流互感器主要要求：絕緣可靠；足夠高的測量精度；當(dāng)被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時(shí)互感器應(yīng)在適當(dāng)?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護(hù)測量儀表。保護(hù)用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時(shí)，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護(hù)供電系統(tǒng)的安全。保護(hù)用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器完全不同，保護(hù)用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時(shí)才開始有效的工作。保護(hù)用互感器主要要求：絕緣可靠；足夠大的確限值系數(shù)；足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。保護(hù)用互感器在額定負(fù)荷下能夠滿足準(zhǔn)確級的要求最大一次電流叫額定準(zhǔn)確限值一次電流。準(zhǔn)確限值系數(shù)就是額定準(zhǔn)確限值一次電流與額定一次電流比。當(dāng)一次電流足夠大時(shí)鐵芯就會飽和起不到反映一次電流的作用，準(zhǔn)確限值系數(shù)就是表示這種特性。保護(hù)用互感器準(zhǔn)確等級5P、10P本設(shè)計(jì)電流互感器選用型號為TA0813 系列立式穿芯微型脈沖電流互感器。參數(shù)如下：1)特點(diǎn)：? 立式穿芯，印刷線路板直接焊接安裝；? 體積小巧，頻率高，外形美觀；? 全封閉，機(jī)械和耐環(huán)境性能好，電壓隔離能力強(qiáng)。2)使用環(huán)境條件：? 環(huán)境溫度：55℃~+85℃；? 相對濕度：溫度為40℃時(shí)不大于90%；? 大氣壓力：860~1060mbar( 約為650~800mmHg)。3)工作頻率范圍：2kHz~200kHz 。4)絕緣耐熱等級：F 級(155℃)。5)安全特性：? 絕緣電阻：常態(tài)時(shí)大于1000MΩ；? 抗電強(qiáng)度：可承受工頻6000V50Hz /1 分鐘；? 阻燃性：符合UL94Vo 級。6)外形圖、安裝尺寸見圖。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書23圖 29 電流互感器外形圖、安裝尺寸見圖7)線圈圖見下圖，圖 210 電流互感器線圈圖典型應(yīng)用及性能參數(shù)，： 8)注意事項(xiàng)：? 電流互感器初級應(yīng)串聯(lián)于被測電流回路中，次級應(yīng)近似工作于短路狀態(tài)。? 電流互感器次級電路不允許開路，所以請不要裝熔斷器河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書24圖 211 參數(shù)圖 整流裝置本設(shè)計(jì)需要用整流裝置將采集的交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號，以便于數(shù)據(jù)比較處理。圖 212 整流裝置電路圖整 流 器 是 一 個(gè) 整 流 裝 置 ， 簡 單 的 說 就 是 將 交 流 （ AC） 轉(zhuǎn) 化 為 直 流 （ DC） 的裝 置 。 它 有 兩 個(gè) 主 要 功 能 ： 第 一 ， 將 交 流 電 （ AC） 變 成 直 流 電 (DC)， 經(jīng) 濾 波 后 供河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書25給 負(fù) 載 ， 或 者 供 給 逆 變 器 ； 第 二 ， 給 蓄 電 池 提 供 充 電 電 壓 。 因 此 ，它 同 時(shí) 又 起 到 一 個(gè) 充 電 器 的 作 用 。本 設(shè) 計(jì) 所 用 到 的 整 流 裝 置 為 整 流 橋 ， 整 流 橋 就 是 將 整 流 管 封 在 一 個(gè) 殼 內(nèi) 了 .分全 橋 和 半 橋 .全 橋 是 將 連 接 好 的 橋 式 整 流 電 路 的 四 個(gè) 二 極 管 封 在 一 起 .半 橋 是 將 兩個(gè) 二 極 管 橋 式 整 流 的 一 半 封 在 一 起 ,用 兩 個(gè) 半 橋 可 組 成 一 個(gè) 橋 式 整 流 電 路 ,一 個(gè) 半橋 也 可 以 組 成 變 壓 器 帶 中 心 抽 頭 的 全 波 整 流 電 路 。選 擇 整 流 橋 要 考 慮 整 流 電 路 和 工 作 電 壓 .。 有緣濾波器1）基本概念：　　有源電力濾波器（APF）是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償，之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源，其應(yīng)用可克服 LC 濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)（傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償），實(shí)現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功；三相電路瞬時(shí)無功功率理論是 APF 發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論；APF 有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多；并聯(lián)有源濾波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會引起諧振，但是價(jià)位相對高！2）基本原理： 有源電力濾波器，是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速 DSP 器件的數(shù)字信號處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。其電路圖如圖 所示：圖 213 有源濾波器電路圖它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號`，送入高速數(shù)字信號處理器（DSP）對信號進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制（PWM）信號形式向河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書26補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動 IGBT 或 IPM 功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動消除電力諧波。3）諧波主要危害：? 增加電力設(shè)施負(fù)荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率，造成設(shè)備浪費(fèi)、線路浪費(fèi)和電能損失；引起無功補(bǔ)償電容器諧振和諧波電流放大，導(dǎo)致電容器組因過電流或過電壓而損壞或無法投入運(yùn)行；? 產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩致使電動機(jī)振動，影響產(chǎn)品質(zhì)量和電機(jī)壽命；? 由于渦流和集膚效應(yīng)，使電機(jī)、變壓器、輸電線路等產(chǎn)生附加功率損耗而過熱，浪費(fèi)電能并加速絕緣老化； ? 諧波電壓以正比于其峰值電壓的形式增強(qiáng)了絕緣介質(zhì)的電場強(qiáng)度，降低設(shè)備使用壽命；? 零序（3 的倍數(shù)次）諧波電流會導(dǎo)致三相四線系統(tǒng)的中線過載，并在三角形接法的變壓器繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，使繞組電流超過額定值，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)事故。? 諧波會改變保護(hù)繼電器的動作特性，引起繼電保護(hù)設(shè)施的誤動作，造成繼電保護(hù)等自動裝置工作紊亂；? 諧波變改變了電壓或電流的變化率和峰值，延緩電弧熄滅，影響斷路器的分?jǐn)嗳萘浚? 使計(jì)量儀表特別是感應(yīng)式電能表產(chǎn)生計(jì)量誤差；? 干擾鄰近的電力電子設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備和通訊設(shè)備，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。4）有源濾波的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：　　優(yōu)點(diǎn)：可動態(tài)濾除各次諧波，對系統(tǒng)內(nèi)的諧波能夠完全吸收；不會產(chǎn)生諧振?！　∪秉c(diǎn)：造價(jià)太高；受硬件限制，在大容量場合無法使用:有源濾波容量單套不超過100KVA,目前最高適用電網(wǎng)電壓不超過 450V.5）應(yīng)用場合　　有源電力濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場／港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。根據(jù)應(yīng)用對象不同，HTAPFI 型有源電力濾波器的應(yīng)用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長設(shè)備壽命減少設(shè)備損壞等作用。6）主要發(fā)展?fàn)顩r：由于有源濾波存在的不足和缺陷，目前國內(nèi)市場上主要以無源濾波為主；國際上以 ABB、APS、諾基亞、施耐德（梅蘭日蘭）、西門子為代表，國內(nèi)以山大華天，哈工河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書27大、西安賽博為代表，另外清華大學(xué)電機(jī)系研制的 CleanPower 系列有源電力濾波器在自適應(yīng)能力，穩(wěn)定性以及對各種延時(shí)的最優(yōu)補(bǔ)償方面有了長足的進(jìn)展，成為了最先進(jìn)的產(chǎn)品之一。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，有源電力濾波器以其巨大的技術(shù)優(yōu)勢、強(qiáng)大功能、逐漸下降的價(jià)格，必將最終取代傳統(tǒng)的電容型無功補(bǔ)償裝置，占據(jù)市場主流。 采樣保持器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬量輸入通道中的一種模擬量存儲裝置。它是連接采樣器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的中間環(huán)節(jié)。采樣器是一種開關(guān)電路或裝置，它在固定時(shí)間點(diǎn)上取出被處理信號的值。采樣保持器則把這個(gè)信號值放大后存儲起來，保持一段時(shí)間，以供模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，直到下一個(gè)采樣時(shí)間再取出一個(gè)模擬信號值來代替原來的值。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作期間采樣保持器一直保持著轉(zhuǎn)換開始時(shí)的輸入值，因而能抑制由放大器干擾帶來的轉(zhuǎn)換噪聲，降低模數(shù)轉(zhuǎn)換器的孔徑時(shí)間，提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精確度和消除轉(zhuǎn)換時(shí)間的不準(zhǔn)確性。一般生產(chǎn)過程控制計(jì)算機(jī)的模擬量輸入可能是每秒幾十點(diǎn)、幾百點(diǎn)，對于大型系統(tǒng)甚至上千點(diǎn),往往需要高速采樣(如 5000～10000 點(diǎn)／秒)。為使這些模擬量信號逐個(gè)地送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，而不至降低被測信號的真實(shí)性，必須采用采樣保持器。在低速系統(tǒng)中一般可以省略這種裝置。采樣保持電路由模擬開關(guān)、存儲元件和緩沖放大器 A 組成。在采樣時(shí)刻，加到模擬開關(guān)上的數(shù)字信號為低電平，此時(shí)模擬開關(guān)被接通，使存儲元件（通常是電容器）兩端的電壓 UB 隨被采樣信號 UA 變化。當(dāng)采樣間隔終止時(shí)，D 變?yōu)楦唠娖?模擬開關(guān)斷開,UB 則保持在斷開瞬間的值不變。緩沖放大器的作用是放大采樣信號，它在電路中的連接方式有兩種基本類型：一種是將信號先放大再存儲，另一是先存儲再放大。對理想的采樣保持電路，要求開關(guān)沒有偏移并能隨控制信號快速動作，斷開的阻抗要無限大，同時(shí)還要求存儲元件的電壓能無延遲地跟蹤模擬信號的電壓，并可在任意長的時(shí)間內(nèi)保持?jǐn)?shù)值不變。 通常，采樣保持器與采樣器、放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器一起構(gòu)成模擬量輸入通道,用于工業(yè)過程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?，F(xiàn)場信號（如溫度、壓力、流量、物位、機(jī)械量和成分量等被測參數(shù)）經(jīng)過信號處理（標(biāo)度變換、信號隔離、信號濾波等）送入采樣器，在控制器控制下對信號進(jìn)行分時(shí)巡回和多路切換選擇，然后經(jīng)放大器和采樣保持電路再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的二進(jìn)制數(shù)碼。 A\D 轉(zhuǎn)換本設(shè)計(jì)采用 A\D 轉(zhuǎn)換型號為 ADCO8O9。ADCO8O9 是一種較為常用的 8 路模擬量輸入，8 位數(shù)字量輸出的逐次比較式 ADC 芯片。圖 214 為 ADCO8O9 的原理結(jié)構(gòu)框圖。芯片的主要部分是一個(gè) 8 位的逐次比較式 A\D 轉(zhuǎn)換器。為了能實(shí)現(xiàn) 8 路模擬信號的分時(shí)采集，在芯片內(nèi)部設(shè)置了多路模擬開關(guān)及通道地址鎖存和譯碼電路，因此能對多路模擬信號進(jìn)行分時(shí)采集和轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入