【正文】 付老師嚴(yán)于律己，寬以待人的胸懷和修養(yǎng)是我學(xué)習(xí)的楷模。在本課題的研究過程中，導(dǎo)師在學(xué)習(xí)與生活中給予了我熱情的關(guān)懷與幫助。喻春軒。巴特沃斯低通濾波器的簡化快速設(shè)計(jì)。激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2005（3）：3640. [9]，肖耀榮，1989（1）：297331.[10]段乃欣，,12:5153[11]。.[8]王政平。綜上所述，本論文研制的該種新型電流互感器所存在的測(cè)量頻帶窄和線性范圍小的缺陷，結(jié)構(gòu)集成化，具有體積小，重量輕，安全性好等優(yōu)點(diǎn)，能兼容目前電力行業(yè)所使用的各種二次測(cè)量儀表和保護(hù)裝置（包括模擬式常規(guī)儀表、只能電力儀表和微機(jī)保護(hù)裝置）。對(duì)光路各部分的傳輸進(jìn)行了簡要分析，指出采用光信號(hào)傳輸，光纖的損耗特性對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的影響可忽略不計(jì)。獲得了傳感電路工作電源的優(yōu)化設(shè)計(jì)，拓寬電流測(cè)量范圍。（3）提出并實(shí)現(xiàn)了基于特殊電流互感器的電網(wǎng)在線供能方案，對(duì)傳感電路工作電源及電源電路作了理論和實(shí)驗(yàn)探討。其主要貢獻(xiàn)及創(chuàng)新可概括為：（1）在對(duì)現(xiàn)有常規(guī)電流互感器的理論模型和響應(yīng)特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，指出了其存在的原理缺陷；全面評(píng)述新型光學(xué)電流互感器所具有的優(yōu)勢(shì)及其研究現(xiàn)狀，繼而提出結(jié)合傳統(tǒng)電學(xué)傳感方法和光纖傳輸兩者優(yōu)點(diǎn)的有源型光電電流互感器是目前最為切實(shí)可行的新型電流傳感器。本論文正是在這方面做出了嘗試。第六章結(jié)論和成果作為一種新型測(cè)量手段，光學(xué)電流傳感器具有與常規(guī)電流互感器不同的傳感原理與信息傳輸方式，它顯示了傳統(tǒng)測(cè)量手段所不可企及的優(yōu)越性。用光纖傳送數(shù)字信號(hào)有很強(qiáng)的抗共模干擾及抗電磁干擾能力，能很好的實(shí)現(xiàn)高低壓間的電器隔離，傳輸精度高、影響時(shí)間短，傳輸過程中損耗較小。因此本設(shè)計(jì)采用光纖來傳輸高低壓間數(shù)字信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路簡單，可以在很低的驅(qū)動(dòng)電流下工作，非常適合本設(shè)計(jì)對(duì)低功耗要求。激光二極管容易受溫度影響，功耗大、造價(jià)高、壽命短。選擇光源時(shí)我們要考慮一下幾點(diǎn)：1光源的輻射強(qiáng)度足夠大，光源波長與所用光纖的低損耗波長相吻合；2光源與光纖必須匹配以獲得最好的耦合效率；3光源穩(wěn)定性要高以適應(yīng)長期野外惡劣的環(huán)境中工作。光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)是由光纖連接器、光導(dǎo)纖維及其連接部件構(gòu)成的。 第五章傳輸部分的理論分析和設(shè)計(jì)為了更好的解決高壓側(cè)的絕緣問題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用光纖作為傳輸介質(zhì)將A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號(hào)送到低壓側(cè)盡心數(shù)據(jù)處理和模擬波形的恢復(fù)。一般情況下，當(dāng)16位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出完畢后，置位或去掉DCLOCK脈沖，可使結(jié)果僅輸出一次。當(dāng)16 位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳輸結(jié)束后，若CS/SHDN端仍為低電平且DCLOCK端有控制脈沖，那么在DOUT端繼續(xù)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果，但此時(shí)是由最低位（LSB）到最高位（MSB）依次輸出，直到當(dāng)最高位輸出出現(xiàn)重復(fù)使DOUT端變成高阻態(tài)為止。當(dāng)CS/SHDN 端從高電平變?yōu)榈碗娖剑ㄏ陆笛兀r(shí)，芯片的整個(gè)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸過程被初始化，～5個(gè)時(shí)鐘脈沖用于對(duì)輸入模擬信號(hào)的采樣，此時(shí) DOUT端處于高阻態(tài)；在隨后的DCLOCK下降沿，DOUT端將輸出一個(gè)可持續(xù)一個(gè)脈沖周期的低電平信號(hào)，以作為將要輸出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的標(biāo)志；緊接著在16個(gè)DCLOCK的控制下，從最高位（MSB）到最低位（LSB）依次由DOUT輸出16位轉(zhuǎn)換結(jié)果。其管腳排列如圖2所示。以上特點(diǎn)使ADS8320非常適用于便攜式電池供電系統(tǒng)中。ADS8320是 BurrBrown公司生產(chǎn)的逐次逼近式串行16位微功耗CMOS型高速A/D轉(zhuǎn)換器，它的線性度為177。 A/D轉(zhuǎn)換電路是整個(gè)傳感部分的核心，由于電子式電流互感器傳感頭的特殊要求，A/D轉(zhuǎn)化芯片應(yīng)該具有以下基本特征：（1）功耗??；（2）采樣頻率足夠高；（3）串行A/D芯片；（4）電壓輸入范圍應(yīng)為雙極性；（5）為了保證系統(tǒng)的分辨力，應(yīng)采用高位數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于系統(tǒng)的高壓端和低壓端是通過光纖進(jìn)行連接的，因此應(yīng)將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量才更適合用光纖來傳輸。圖311仿真顯示出，次濾波器電路符合設(shè)計(jì)的要求。圖311是用Proteus仿真軟件對(duì)濾波電路進(jìn)行仿真，通過信號(hào)發(fā)生器可以得到輸入與輸出波形。高壓母線電流中頻率為50Hz的基波經(jīng)過濾波電路后會(huì)有一定的相位偏移和幅值增益。該巴特沃斯二階低通濾波電路的傳遞函數(shù)為： 其中，通帶電壓增益為：特征角頻率為：等效品質(zhì)因數(shù)：相應(yīng)的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)表達(dá)式分別是：圖310中的巴特沃斯二階低通濾波電路的截止頻率是100Hz，對(duì)低頻信號(hào)可以進(jìn)行有效的傳輸，對(duì)高頻信號(hào)起到明顯的衰減作用。本文采用巴特沃斯二階低通濾波電路，電路如圖所示。因此，要根據(jù)不同的實(shí)際需要，來尋找最佳的近似理想的濾波電路。實(shí)際的濾波電路與理想的濾波電路有一定的差距，這是無法避免的。而二階低通濾波器的衰減率是40dB/十倍頻，濾波效果可以令人滿意。本文將采用巴特沃斯二階低通濾波電路。這種不必考慮高壓絕緣問題的電流互感器容易做到相當(dāng)高的測(cè)量精度，同時(shí)提及可以做得相當(dāng)小。用電流互感器作為電流互感元件是一個(gè)良好的方案。第四章高壓側(cè)傳感器部分的理論及設(shè)計(jì)電流測(cè)量裝置是通過電流傳感元件進(jìn)行取樣的，這是光電式電流互感器的關(guān)鍵性元件。本文采用電流源和電壓源構(gòu)成的一個(gè)組合，即使電流為零，電壓源也仍能供電。一般情況下，該供能方式都被用作輔助式電源。該方法采用蓄電池對(duì)高壓側(cè)的電子線路進(jìn)行供電，電池的能量來自高壓母線電流，接在母線上的經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的電流互感器或電容分壓器構(gòu)成蓄電池的交流充電電源，經(jīng)過穩(wěn)壓和整流后對(duì)電池進(jìn)行充電。其突出優(yōu)點(diǎn)是能量以光形式通過光纖傳輸?shù)礁邏簜?cè)，完全實(shí)現(xiàn)高、低壓間電的隔離，不受電磁干擾的影響，穩(wěn)定可靠，不受電網(wǎng)波動(dòng)的影響，噪聲小，可長期安全、可靠地供電，同時(shí)有利于電力系統(tǒng)向光纖化、數(shù)字化的方向發(fā)展。因此獲取電源的穩(wěn)定性和可靠性較母線性取能供電電能方法差；另外就是采用這種方法得到的功率有限，雖然可以通過改變電容C的大小來調(diào)整功率輸出，但過大的電容將會(huì)帶來更多的問題。這要求嚴(yán)格的過電壓防護(hù)和電磁兼容設(shè)計(jì)；其次就是這種方法有著更多的誤差來源。于是出現(xiàn)了利用電容分壓器從母線取能供電，這種供電方式與母線電流供電類似，其原理是在高壓母線與地之間連接高壓電容分壓器從高壓母線上取得經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓以后，向高壓側(cè)電路供電。設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于電力系統(tǒng)負(fù)荷變化很大，母線電流隨之變化很大，母線短路瞬時(shí)電流可超過十倍額定電流，因此磁感應(yīng)線圈必須同時(shí)兼顧最小、最大兩種極限條件，設(shè)計(jì)一是要盡量降低死區(qū)電流，保證在電力系統(tǒng)電流很小時(shí)能夠提供足以驅(qū)動(dòng)處于高壓側(cè)電子電路的功率，二是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路大電流時(shí)，能吸收多余的能量，給電子線路一個(gè)穩(wěn)定的電源，其本身也不會(huì)因過電壓而損壞。其供電的能量來自高壓母線電流，取能是通過一個(gè)套在母線上的磁感應(yīng)線圈來完成的，母線環(huán)周圍存在磁場(chǎng)，通過磁場(chǎng)來獲取能量。除了這些要求外，電子式電流互感器高壓側(cè)的電源系統(tǒng)還應(yīng)具備以下性能指標(biāo)：（1） 一定的輸出功率（2） 較短的啟動(dòng)時(shí)間（3） 較小的啟動(dòng)電流或電壓（4） 輸出電壓質(zhì)量好和自身功耗低（5） 極端情況下的防護(hù)能力目前可行的供能方案主要有母線電流取能供電、電容電流取能供電、激光供電、太陽能供電、蓄電池供電等。它對(duì)現(xiàn)代通訊、電子儀器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、電力工程、國防及某些高新技術(shù)提供高質(zhì)量、高效率、高可靠性的電源起著關(guān)鍵的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電源技術(shù)又與現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)等許多領(lǐng)域密切相關(guān)。實(shí)際上，電源電路的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為電路設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的一環(huán)。第三章光電電流互感器供能方案的研究 供能電源是