[實用新型]全自動油介損及體積電阻率測試儀油杯恒溫控制裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920183204.8
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN201589985U
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡國清;鄧本輝
• 申請（專利權(quán)）人: 福建省普華電子科技有限公司
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24;G01R27/26;G01R27/22;H05B6/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電子儀器領(lǐng)域，涉及油介損測量儀器，特別是一種全自動油介損及體積電阻率測試儀油杯恒溫控制裝置。

背景技術(shù)

油介損及體積電阻率測量，是電力設(shè)備進行定期測量的重要項目。液體絕緣介質(zhì)，主要有變壓器油、電纜油、電容器油等，通過對它們的油介質(zhì)損耗tanδ、體積電阻率ρ的測量以判斷其電氣性能和絕緣性能，保證整個系統(tǒng)設(shè)備的正常運行。目前國內(nèi)所用的油介質(zhì)損耗tanδ及體積電阻率ρ測試系統(tǒng)普遍存在測量準確度低、重復性差的缺點，其重要原因之一是油杯恒溫系統(tǒng)性能差所致。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是為克服傳統(tǒng)油介損及體積電阻率測試儀存在的不足之處，提供一種具有良好性能的油杯恒溫控制裝置，從而提高該測試儀的測量準確度，以及改善其重復性差的缺點。

本實用新型的目是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種全自動油介損及體積電阻率測試儀油杯恒溫控制裝置，是由油杯、中頻感應(yīng)加熱裝置、采溫電路、A/D轉(zhuǎn)換電路及單片機構(gòu)成。油杯采用三端電極杯，中頻感應(yīng)加熱裝置，利用中頻感應(yīng)渦流熱效應(yīng)來加熱油杯，采溫電路將溫度信號轉(zhuǎn)換為電阻信號后，經(jīng)R/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后輸入單片機1，單片機1將采樣溫度與單片機2傳來的溫度設(shè)定值比較，進行PID控制運算，輸出控制信號以控制中頻感應(yīng)加熱電路。

所述的中頻感應(yīng)加熱是指PID控制信號輸入，驅(qū)動IGBT工作，線圈和諧振電容通過比較器產(chǎn)生40Khz的諧振頻率，對油杯感應(yīng)加熱。

所述的PID控制運算，是用3個不同的控制階段進行積分分離式PID算法。

本實用新型結(jié)構(gòu)合理，適用性強，應(yīng)用中頻感應(yīng)加熱，升溫速度快，用PID算法控溫使溫度更準確、加熱過程更均勻，應(yīng)用本技術(shù)能有效提高儀器測量介損及體積電阻率的穩(wěn)定性和準確性。

附圖說明

圖1本實用新型整體結(jié)構(gòu)框圖

圖2中頻感應(yīng)加熱裝置電路圖

圖3溫控板電路圖

圖4PID算法流程圖

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細闡述。

參照圖1，一種全自動油介損及體積電阻率測試儀油杯恒溫控制裝置，是由油杯、中頻感應(yīng)加熱裝置、采溫電路、A/D轉(zhuǎn)換電路及單片機1構(gòu)成。油杯采用滿足標準要求的三端電極杯，中頻感應(yīng)加熱裝置，利用中頻感應(yīng)渦流熱效應(yīng)來加熱金屬油杯，采溫電路將溫度信號轉(zhuǎn)換為電阻信號后，經(jīng)R/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后輸入單片機1，單片機1將采樣溫度與單片機2傳來的溫度設(shè)定值比較，進行PID控制運算，輸出控制信號以控制中頻感應(yīng)加熱電路。

采溫電路溫度傳感器采用PT100型鉑熱電阻。單片機1為AT89C2051。

參照圖2、3，油介質(zhì)損耗tanδ及體積電阻率ρ與絕對溫度倒數(shù)呈指數(shù)式關(guān)系(測量溫度需相當準確)，且在較高溫度下會隨試樣加熱及恒溫時間而變化，通常認為初始值能較好反映液體實際狀態(tài)，故要求在溫度一達到平衡時就測量。標準規(guī)定，試驗溫度90℃，且油樣加熱到溫度平衡用時＜15min。以往采用電阻爐加熱油杯，熱慣性大，從室溫升到90℃需時＞50min，不能滿足要求。本系統(tǒng)用中頻感應(yīng)加熱，用中頻感應(yīng)渦流熱效應(yīng)來加熱金屬油杯，其加熱原理如圖2：來自單片機1的PID控制信號從R34輸入，通過IGBT專用驅(qū)動芯片D8316驅(qū)動IGBT工作，這時線圈和諧振電容通過芯片LM339比較器產(chǎn)生40KHz的諧振頻率，對油杯感應(yīng)加熱，通過選擇合適的感應(yīng)加熱的電源頻率，可使加熱效率提高、溫度分布均勻，升溫速度加快。溫控板的主要原理如圖3，是通過油杯上的溫度熱敏系數(shù)電阻接到U10進行電信號轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過高精密放大器U11后輸出VX給AD轉(zhuǎn)換器，再由74hc244給CPU直接讀值，CPU根據(jù)這些參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的PID控制信號給加熱板。

參照圖4，PID控制運算程序是本設(shè)計的關(guān)鍵，因采用中頻感應(yīng)加熱后油杯升溫較快，而傳感器采溫有一定的滯后，故用分段控制的積分分離式PID算法，控制過程分為3個不同的控制階段：①Ts＜Tc時為全加熱方式，單位采樣周期輸出滿200個加熱脈沖，以快速升溫；②Tc＜Ts＜Tb設(shè)定值I時采用純PD控制，選擇合適的比例系數(shù)Kp、微分系數(shù)Kd以緩沖加熱；③Ts＞Tb時采用積分分離式PID控制，偏差較大時執(zhí)行PD算法，偏差較小時將積分作用(積分系數(shù)為Ki)引入，執(zhí)行PID算法，以降低被控制量的超調(diào)量并快速平衡。其中Tb與Tc根據(jù)系統(tǒng)特性選擇，且Tc＜Tb＜Tr。Kp、Ki、Kd的整定采用湊試法，根據(jù)大量溫控實驗結(jié)果最后選擇Kp＝4.0，Ki＝0.0015，Kd＝0.04。

本實用新型提供一種具有良好性能的油杯恒溫控制裝置，從而提高該測試儀的測量準確度，以及改善其重復性差的缺點。采用以分段控制的積分分離式數(shù)字PID算法為核心的油杯恒溫控制系統(tǒng)，有效降低了油杯恒溫動態(tài)過程時間，降低被控制量的超調(diào)量并快速平衡，從而有效的提高了油介損及體積電阻率測試儀的整機質(zhì)量，具有很高的實用價值。