磁光式电流互感器光源系统的研究

论文摘要

电流互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的重要设备。随着电力系统已向超高压、大容量和数字化方向的发展,传统的电磁式电流互感器暴露出一系列严重的缺点,难以满足新一代电力系统发展的需要,光电式电流互感器(OCT)是未来电流互感器发展的主要方向。磁光式电流互感器(MOCT)是一种新型光电电流测量装置。本文从磁光式电流互感器的工作原理和结构出发,经分析得出稳定的光源系统是提高MOCT性能的重要措施,并重点对其光源系统进行了研究设计。系统采用自动功率控制电路和自动温度控制电路来共同实现对半导体激光器的光功率稳定。自动功率控制电路中,光功率通过光电转换、信号调理电路之后进入单片机系统(MCU),采用PID控制算法反馈回受控恒流源,从而达到控制光功率的目的;自动温度控制电路通过负温度系数的热敏电阻传感半导体激光器的温度,并转换成电信号,处理之后进入单片机系统,采用PID控制算法反馈控制半导体致冷器的致冷量来调节半导体激光器的温度,使其恒温工作。文中详细地叙述了硬件电路的设计过程,特别是对半导体激光器(LD)的驱动恒流源及其保护电路的设计进行了细致的描述,并介绍了软件程序的编制过程。文章最后对带有PI调节器的温度控制系统进行了建模分析,为以后光源系统的改进工作提供了条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 光电式电流互感器的国内外发展现状
• 1-2-1 光电流互感器的分类
• 1-2-2 光电流互感器的特点分析
• 1-2-3 光电流互感器的研究前景和意义
• §1-3 主要研究内容和方案
• 1-3-1 光学理论分析
• 1-3-2 本课题的主要研究内容
• 第二章 磁光式电流互感器
• §2-1 磁光式电流互感器概述
• 2-1-1 整体结构
• 2-1-2 测量工作原理
• §2-2 磁光式电流互感器的实用技术
• 2-2-1 影响MOCT实用化的因素
• 2-2-2 研究光源的必要性
• §2-3 本章小节
• 第三章 光源器件
• §3-1 概述
• §3-2 半导体激光器
• 3-2-1 LD的发展现状
• 3-2-2 LD的特性参数
• §3-3 本章小节
• 第四章 系统的硬件电路
• §4-1 自动功率控制电路的研究
• 4-1-1 驱动电源的概述
• 4-1-2 恒流源电路设计
• 4-1-3 基准电压电路
• 4-1-4 驱动控制方式
• 4-1-5 光电流检测转换电路
• 4-1-6 信号调理电路
• 4-1-7 光源系统的保护电路
• §4-2 自动温度控制
• 4-2-1 自动温度控制的原理
• 4-2-2 温度传感器和转换电路的选择
• 4-2-3 半导体致冷器及其与LD的热耦合
• 4-2-4 致冷驱动电路
• 4-2-5 仪表放大电路
• §4-3 多路模拟开关
• §4-4 本章小结
• 第五章 系统的软件设计
• §5-1 系统的整体软件设计
• §5-2 PID控制算法模块
• 5-2-1 模拟PID控制的基本原理
• 5-2-2 PID控制算法的数字实现
• 5-2-3 数字PID控制算法的参数整定
• §5-3 中断处理模块
• §5-4 数字滤波算法的实现
• §5-5 本章小结
• 第六章 温控系统数学模型的建立
• §6-1 建立数学模型
• §6-2 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢