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光电混合式脉冲大电流互感器

作 者: 畅宏南
导 师: 陈福深
学 校: 电子科技大学
专 业: 光学工程
关键词: 脉冲电流 光电混合 电流互感器 Rogowski线圈
分类号: TM452
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 5次
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内容摘要


脉冲功率技术是随着国防科研的发展而发展起来的一门新兴基础学科,已经越来越多地应用在工业和民用部门,该技术主要应用在电子及粒子加速、核聚变、微波装置、大功率放电激光、电磁脉冲、闪光辐射照相、瞬时辐射效应等各种领域,有着极其广泛的应用和发展前景。脉冲大电流的测量是脉冲功率技术研究领域的主要研究内容之一。本论文主要针对脉冲大电流的测量,研究并设计了光电混合电流互感器系统,可以实现脉冲电流信号的远距离测量和监控。光电混合式电流互感器系统主体有两部分组成:采用Rogowski线圈电流互感器作为电流信号的采集部分,实现脉冲电流信号的探测;采用光纤传输系统作为信号的传输部分,实现测量信号的传输。基于光纤传输系统的技术比较成熟,本论文的侧重点在Rogowski线圈电流互感器的研究及制作,论文的主要研究内容包括以下几部分:(1)研究分析了Rogowski线圈的基本工作原理,对Rogowski线圈的两种精确结构模型进行了计算及误差分析,并对Rogowski线圈实际测量环境中可能对测量结果造成影响的因素进行了误差分析,具体包括外界干扰磁场、有限长载流导体、载流导体位置偏离线圈中心轴、载流导体倾斜等。(2)研究分析了Rogowski线圈的结构参数、电磁参数、无源积分器以及有源积分器对Rogowski线圈电流互感器工作特性的影响。(3)针对8/20μs标准雷电波脉冲电流,根据设计流程图,采用PCB制作技术设计制作了两种规格的PCB Rogowski线圈电流互感器,并对用于传输测量信号的光纤传输系统提出了指标要求。利用设计好的PCB Rogowski线圈电流互感器和符合指标要求的光纤传输系统搭建了光电混合式电流互感器系统,针对于不同大小的脉冲电流,对8/20μs的雷电波脉冲电流进行实验测试,并对实验得到的数据进行了分析。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 论文的研究背景  10-11
  1.2 脉冲大电流测量技术的研究现状  11-14
  1.3 本文的研究目标及内容安排  14-16
第二章 光电混合电流互感器原理  16-24
  2.1 光电混合式电流互感器的结构框图  16
  2.2 Rogowski 线圈  16-21
    2.2.1 Rogowski 线圈工作原理  17-18
    2.2.2 Rogowski 线圈等效集总参数电路模型  18-19
    2.2.3 Rogowski 线圈的两种工作状态  19-21
  2.3 积分器  21-22
    2.3.1 无源 RC 积分器  21
    2.3.2 有源积分器  21-22
  2.4 光纤传输系统  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 光电混合式电流互感器的特性分析  24-48
  3.1 Rogowski 线圈的精确计算模型  24-27
    3.1.1 圆形截面线圈  25-26
    3.1.2 矩形截面线圈  26-27
  3.2 Rogowski 线圈的误差特性分析  27-37
    3.2.1 外界干扰磁场的误差分析  27-30
    3.2.2 有限长载流导体的误差分析  30-32
    3.2.3 载流导体位置偏离线圈中心轴的误差分析  32-35
    3.2.4 载流导体倾斜的误差分析  35-37
  3.3 线圈的结构参数和电磁参数对线圈动态特性的影响分析  37-41
  3.4 积分器对 Rogowski 线圈电流互感器的工作特性分析  41-47
    3.4.1 无源 RC 积分器对电流互感器的工作特性分析  41-43
    3.4.2 有源积分器对电流互感器的工作特性分析  43-47
  3.5 Rogowski 线圈电流互感器的设计流程图  47
  3.6 本章小结  47-48
第四章 光电混合式电流互感器设计及测试  48-61
  4.1 测试系统图  48-53
    4.1.1 雷电波脉冲电流  48-50
    4.1.2 PCB Rogowski 线圈  50-52
    4.1.3 光纤传输系统  52-53
  4.2 测量输出波形  53-58
    4.2.1 PCB Rogowski 线圈电流互感器的输出波形  53-56
    4.2.2 光纤传输系统输出的波形  56-58
  4.3 PCB Rogowski 线圈电流互感器的线性度分析  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章 总结与展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67-71

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 互感器 > 电流互感器
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