直流传感器回馈补偿系统的设计

直流传感器回馈补偿系统的设计
长久以来，因为监视、计量、控制企业生产用电的大直流在线测量装置缺乏牢靠的计量保证，仪器的指示值仅作为参考数值，这挺直影响到这类国营大中型企业的节能降耗、经济效益。

要转变这种情况，关键的是要集中现有几种测量原理的优点，克服其缺点，从原理上探究出一种新型强电直流传感理论与办法。

本课题建立了一种磁势自平衡回馈补偿式直流传感机理与办法。

磁势自平衡回馈补偿式直流传感机理与办法既具有直流闭环测量原理精确度高、线性度好、抗干扰能力强的优点，也具有开环测量原理结构调试容易、消退大功率驱动的困窘、且不存在系统振荡向题的优点。

这种测量办法在原理上表现了新颖的特征：由串联型直流电流互感器工作原理可知，同名端对接的两个饱和电抗器在沟通电源的正、负半周内，各自维持一次直流被测电流与二次电流之间的磁动势平衡，即在其半个周期内由一个铁心和线圈构成的一个电抗器就可以自动建立此时一、二次之间的直流磁势平衡。

但这种磁势平衡没有闭环系统磁势平衡的精确
度高，我们就用差值电流补偿的办法实现检测铁心线圈的直流零安匝补偿。

此时因一次被测电流磁势绝大部分已被电抗器挺直由沟通电源提供的电流自动平衡掉，由剩余磁势检测回馈的补偿电流就很小，模块的功率小，牢靠性高。

且该回馈系统的补偿电流具有闭环系统自动跟踪补偿的特性。

虽然该直流磁势平衡回路是工作在半个周期的状况下，但经滤波滤波后，再加上差值电流回馈补偿系统补偿的电流，即可得到希翼的电流。

1 差值电流回馈补偿原理
磁势自平衡回馈补偿式直流原理1，图中，D1、D2、D3为；e1、e2为激励；L1为滤波电感；Us为检测绕组的输出电压。

为提高直流传感器的精度，引入差值电流补偿回路，将磁势自平衡回路输出安匝I2sW2与一次被测直流安匝I1W2之差作为补偿电流回路的输入，对磁势自平衡回路举行自动跟踪补偿，由检测铁心C2和C3、检测绕组WD1和WD2、
补偿绕组We、差值电流检测单元以及运算放大及驱动器A构成的补偿回路，是用于对一、二次直流磁势之差的跟踪补偿。

图1 磁势自平衡回馈补偿式直流传感器原理图
为保持相位同步，磁势自平衡回路与差值电流补偿回路的激励电源可采纳同一个沟通辅助电源。

当差值电流所产生的磁动势为0时，两个铁心的激磁状态相同，其内部磁通也相同，因此在一个周期内两检测线圈的平均阻抗也相同，使得差值补偿回路输出电压为0。

当差值电流所产生的磁动势(I1W1－I2sW2)＞0时，在左边的检测铁心C2中，由差值电流产生的磁动势与激励电流在检测铁心中产生的磁动势iWD1反向叠加，使该铁心中的磁通远离饱和。

在右边的检测铁心C3中，差值电流产生的磁势与激励电流在检测铁心中产生的磁动势iWD2同向叠加，使铁心中的磁通趋于饱和。

于是在一个周期内，两个检测铁心线圈的平均阻抗不相等，补偿电路输出一个电压，输出的电压经运算放大及驱动环节可得所需的补偿电流磁势I2eWe，实现对一次被测电流和二次平衡电流磁势差(I1W1－I2sW2)的补偿。

当(I1W1－I2sW2)＜0时，左右铁心的工作状态正巧相反，使补偿电路输出一负电压。

2 差值电流回愤补偿系统方块图
为了更清晰地表示一个自动控制系统中各组成环节间的互相影响和信号联系，便于系统的分析讨论，用方块图来表示控制系统的组成。

差值电流回馈补偿系统的方块图2所示。

图2中，K2为检测绕组的传递函数；G2为功放增益；G3为补偿绕组传递函数；G4为电导增益；G5为补偿绕组增益。

图2 差值电流回馈补偿系统方块图
2.1 差值电流补偿回路的各级传递函数
2.1.1 检测绕组的传递函数
检测回路的输入输出特性见图3。

补偿回路开环特性随着直流磁势的。