電纜作為傳輸電能的重要載體,廣泛應(yīng)用于能源、交通、信息通信、建筑、鐵路、汽車等眾多領(lǐng)域。導(dǎo)體直流電阻等于電纜通過(guò)直流電流時(shí)的發(fā)熱功率與電流平方之比。當(dāng)流過(guò)交流電流時(shí),集膚效應(yīng)與鄰近效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致交流電阻大于直流電阻。因此,為了準(zhǔn)確表征電纜導(dǎo)體的發(fā)熱效應(yīng),引入交流等效電阻。對(duì)于交流等效電阻的獲取,目前有計(jì)算法和實(shí)驗(yàn)法兩種途徑。計(jì)算法由于建模困難,計(jì)算復(fù)雜,并非理想的方法。實(shí)驗(yàn)法已有學(xué)者做過(guò)大量嘗試,但已無(wú)法滿足快速發(fā)展的測(cè)量需要,目前并沒(méi)有成型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與成熟的實(shí)驗(yàn)方法。因此,對(duì)于交流等效電阻的測(cè)量方法研究是很有必要的。本文在查閱分析已有測(cè)試方法的基礎(chǔ)上,提出一種基于FPGA和壓控電流源的自動(dòng)測(cè)試方案。該測(cè)試系統(tǒng)以電流比較器為核心,利用電流比較器對(duì)電流進(jìn)行比較式測(cè)量,提高電流測(cè)量精度。具體過(guò)程為:采集電壓信號(hào)和流比器不平衡電流信號(hào)至控制系統(tǒng),根據(jù)采集信號(hào)計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)男盘?hào)大小,該補(bǔ)償電流信號(hào)由電壓控制電流源轉(zhuǎn)換,進(jìn)入流比器補(bǔ)償線圈,以檢測(cè)線圈信號(hào)判斷補(bǔ)償效果,通過(guò)反復(fù)修正補(bǔ)償電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)電流比較器的平衡。然后根據(jù)安匝平衡原理計(jì)算出試品參數(shù)。針對(duì)本文提出的測(cè)量方法,搭建系統(tǒng)所需的軟硬件測(cè)試平臺(tái)。硬件包括電源模塊、電壓測(cè)量模塊、電流比較測(cè)試模塊及控制模塊。電源模塊輸出電流0~10A。電壓測(cè)量模塊主要包含程控放大器,放大倍數(shù)為1、10、100、1000可調(diào)。電流測(cè)量核心是電流比較器及轉(zhuǎn)換系數(shù)為0.02A/V的壓控電流源,對(duì)電流比較器并聯(lián)靈敏度調(diào)節(jié)電阻提高其靈敏度�？刂颇K硬件選擇NI Single-Board RIO,其中包含F(xiàn)PGA、RT以及對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)字量輸出模塊。軟件方面,從測(cè)量原理分析確定程序內(nèi)容,然后根據(jù)FPGA、RT、上位機(jī)各自的特點(diǎn),分配不同的功能,最后采用Lab VIEW軟件編寫(xiě)整機(jī)測(cè)試程序。最后在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,首先對(duì)0.3m?導(dǎo)體試樣在工頻下進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果顯示測(cè)試誤差達(dá)16%,并對(duì)其誤差來(lái)源進(jìn)行了分析。然后對(duì)0.1?、0.2?低感性電阻試樣在不同幅值、不同頻率(50Hz、100Hz、200Hz)電流下進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明測(cè)試精度優(yōu)于0.5%,測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)測(cè)試原理的可行性,為下一步研究奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM934.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 導(dǎo)體交流等效電阻國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 導(dǎo)體電阻的概念及影響因素
        1.2.2 交流等效電阻國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 導(dǎo)體交流等效電阻的測(cè)試原理
    2.1 被測(cè)試品的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建
    2.2 測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理
    2.3 FPGA內(nèi)部補(bǔ)償信號(hào)模型構(gòu)建
    2.4 誤差分析及校正
    2.5 本章小結(jié)
第3章 交流等效電阻自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    3.1 電流比較器
        3.1.1 電流比較器的制作
        3.1.2 流比器靈敏度
        3.1.3 流比器傳輸參數(shù)測(cè)試
    3.2 電壓控制電流源
        3.2.1 電壓控制電流源工作原理
        3.2.2 電壓控制電流源傳輸性能
    3.3 程控放大器
    3.4 基于FPGA的控制部分硬件結(jié)構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 交流等效電阻自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)
    4.1 LabVIEW與虛擬儀器簡(jiǎn)介
    4.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
    4.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        4.3.1 信號(hào)有效性判斷
        4.3.2 三參數(shù)擬合法基波電流提取
        4.3.3 模型參數(shù)求取
        4.3.4 模型參數(shù)轉(zhuǎn)換與賦值
        4.3.5 補(bǔ)償有效性判斷
        4.3.6 測(cè)試結(jié)果與Word報(bào)表
    4.4 RT中軟件設(shè)計(jì)
    4.5 FPGA軟件設(shè)計(jì)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)
    5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果分析
        5.2.1 0.3m?導(dǎo)體試樣測(cè)試
        5.2.2 0.1?電阻試樣測(cè)試
        5.2.3 0.2?電阻試樣測(cè)試
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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