近年來,隨著電力系統(tǒng)飛速發(fā)展,電力傳輸容限不斷增加,傳統(tǒng)電磁式電流互感器越發(fā)不能滿足現(xiàn)今的需求,從安全性、市場效益和低碳環(huán)保等多方面考慮,電流傳感器將向著更加高效可靠和小型化的方向發(fā)展,全光纖電流互感器正是符合目前市場要求和時(shí)代發(fā)展潮流的一種產(chǎn)物。本文著眼于設(shè)計(jì)一種新結(jié)構(gòu)的用于全光纖電流互感器與光纖陀螺的相位調(diào)制方案,結(jié)合器件特性提出了一種空間非互易相位調(diào)制手段,在原理上消除了本征頻率對(duì)系統(tǒng)的限制,同時(shí)設(shè)計(jì)完成原理樣機(jī),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的正確性并檢驗(yàn)系統(tǒng)可靠性與精確度,論文的主要內(nèi)容如下:首先,對(duì)空間相位調(diào)制器與該調(diào)制方法下反射式全光纖電流互感器進(jìn)行了詳細(xì)分析。根據(jù)折射率橢球與瓊斯矩陣建立光路的矩陣模型與理論輸出模型,為后文奠定了理論依據(jù);其次,提出了開環(huán)設(shè)計(jì)與閉環(huán)設(shè)計(jì)兩種空間相位調(diào)制方法,通過分析各切向鈮酸鋰晶體橫向電光效應(yīng)選擇最終設(shè)計(jì)方案,完成相位調(diào)制器設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證差分相位的產(chǎn)生;再次,從應(yīng)用角度出發(fā)完成電流互感器原理樣機(jī),通過LabVIEW編寫上位機(jī)程序,設(shè)計(jì)閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu),并對(duì)一階閉環(huán)反饋(鎖相)與二階閉環(huán)反饋(鎖調(diào)制電壓)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的正確性;最后,對(duì)空間相位調(diào)制的電流互感器原理樣機(jī)進(jìn)行測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明開環(huán)結(jié)構(gòu)互感器在受到環(huán)境影響時(shí)成線性變化趨勢,結(jié)合誤差補(bǔ)償技術(shù)最低變比誤差小于0.02%。閉環(huán)結(jié)構(gòu)互感器在額定電流15~1800A(1%~120%)范圍內(nèi)具有良好的檢測一致性,額定測量范圍內(nèi),互感器比差均滿足國標(biāo)中特殊用途電流互感器誤差限值,測量精度達(dá)到0.2S級(jí)。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM452
【部分圖文】：

2.4 基于非互易相移器的反射式光纖電流互感器特性分析2.4.1 光纖電流互感器光路偏振態(tài)分析圖2-7為結(jié)合空間非互易相位調(diào)制方法的反射式全光纖電流互感器結(jié)構(gòu)圖，為了平衡耦合相移，達(dá)到最小非互易結(jié)構(gòu)，共使用三個(gè)光纖耦合器。光路中偏振態(tài)的變化可如下描述：由超輻射二極管(Superluminescent Diode，SLD)光源發(fā)出的光經(jīng)起偏器起偏后進(jìn)入保偏光纖耦合器分成兩路，一路經(jīng)過90°熔接點(diǎn)L90°產(chǎn)生90°對(duì)軸[37,44]，另一路經(jīng)過相位調(diào)制器引入調(diào)制相位，并在保偏耦合器3處耦合組成偏振方向垂直的兩束線偏振光，然后線偏振通過λ/4波片轉(zhuǎn)變成兩束旋向相反的圓偏振光后進(jìn)入到傳感部分。由于Faraday效應(yīng)

第 4 章 閉環(huán)反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成熟的相位調(diào)制器有一定距離，因此需要高壓放大模塊對(duì)調(diào)制信號(hào)放大覆蓋鈮酸鋰調(diào)制的全波電壓范圍。圖 4-2 為結(jié)合空間相位調(diào)制器的光纖電流互感器原理樣機(jī)，光器件尾纖均為直徑125μm 熊貓保偏光纖，使用保偏光纖熔接機(jī)熔接，顯示部分除上位機(jī)外還連接示波器作為輔助監(jiān)測。

t-kπ 圖 4-3 鋸齒波調(diào)制原理圖4.3.2 閉環(huán)反饋與 LabVIEW 上位機(jī)設(shè)計(jì)電流互感器作為完整的面向客戶產(chǎn)品不僅有互感器主體，更需要配套的驅(qū)動(dòng)程序與 Demo，市面上大部分光纖電流互感器產(chǎn)品均配套完整的上位機(jī)程序，以滿足供客戶更多的設(shè)計(jì)需求。本文使用 NI 數(shù)據(jù)采集卡，采用 LabVIEW 作為主要的上位機(jī)編寫軟件，設(shè)計(jì)中上位機(jī)程序不僅需要控制采集卡采集電壓波形與輸出調(diào)制信號(hào)，更需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理，其中包括：信號(hào)濾波，頻譜、相位譜分析，算法運(yùn)算，一階閉環(huán)反饋，二階閉環(huán)反饋，數(shù)據(jù)另存等。主要模塊包括同步信號(hào)采集及信號(hào)源模塊與算法模塊，并通過后面板編寫的上位機(jī)操作界面，實(shí)現(xiàn)交互，主程序圖如圖4-4 所示。
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2855369