[發(fā)明專利]一種故障電流限制器鐵磁材料磁滯回線動態(tài)測量裝置

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• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114814680A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 繆鵬程;李格;屈魯;張松;翁志遠;朱峰
• 申請（專利權）人: 西華師范大學
• 主分類號: G01R33/14
• 分類號: G01R33/14
• 代理公司: 安徽致至知識產權代理事務所(普通合伙) 34221
• 代理人: 陳文龍

本發(fā)明屬于電氣工程領域，公開了一種故障電流限制器鐵磁材料磁滯回線動態(tài)測量裝置，包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括直流故障電流限制器(DC?Fault Current Limiter Device，DC?FCLD)、高頻開關充電電源、被測鐵芯、球隙開關、信號采集與調理電路、數(shù)字信號處理模塊、光纖收發(fā)模塊、計算機控制中心；軟件部分包括計算機端的LabVIEW人機界面及人機控制系統(tǒng)。本發(fā)明用于DC?FCLD鐵芯在高頻脈沖電流激勵下的磁滯回線測量與性能分析。基于法拉第電磁感應定律和安培環(huán)路定理，利用傳感器采集電壓和電流信號，由測控上位機的完成信號采集和處理，運用LabVIEW軟件計算磁感應強度和磁場強度，并繪制鐵芯的高頻動態(tài)磁滯回線。

技術領域

本發(fā)明屬于電氣工程領域，具體涉及一種故障電流限制器鐵磁材料磁滯回線動態(tài)測量裝置。

背景技術

測量鐵磁材料磁滯回線的方法有很多種，比如電子磁通計法、震蕩樣品磁強計法、霍爾法、示波器法、沖擊法等，也有一些專門的測量儀器。電子磁強計方法靈敏度比較好，沖擊法應用的范圍廣且裝置簡單、容易取得，是一種測磁滯回線磁化曲線的標準方法。但沖擊法有其弊端，比如測量時有瞬時誤差的存在，不便于自動記錄，受限于環(huán)境變化等問題。除此之外還有一些各具特點的測繪磁性材料磁化曲線磁滯回線以及求取磁性參數(shù)的方法，如電橋法、Q表法、電位差計法、伏安法、峰值整流法、采樣法和鐵磁儀法等。

綜上所述，現(xiàn)有技術存在的問題是：現(xiàn)有鐵磁材料的磁滯回線測量方法各有特點，且大多數(shù)鐵磁材料在購買時都會由生產廠家在工頻交/直流工況下測得磁化曲線和磁滯回線。當將鐵磁材料應用于高頻場合時由于趨膚效應和渦流的影響存在，其磁滯損耗將大大增加，這是由于磁滯損耗與電流頻率成正比的原因。同時，每經一次循環(huán)，單位體積鐵心中的磁滯損耗等于磁滯回線的面積，因此高頻情況下的磁滯回線也將發(fā)生較大變化。為了了解其在高頻工況下的特性，就需要重新測量其磁滯回線。

為了完成在不同電壓、不同電流、強磁場的環(huán)境下DC-FCLD鐵芯磁滯回線動態(tài)測量，本發(fā)明采用高頻脈沖激勵電流，加強測量裝置對鐵磁材料的探測深度，利用LabVIEW虛擬儀器輸入信號數(shù)據(jù)采集和處理的優(yōu)勢，提高測量的準確度和自動化程度，在高頻工況下的動態(tài)測量鐵芯的鐵磁特性。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種故障電流限制器鐵磁材料磁滯回線動態(tài)測量裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

一種故障電流限制器鐵磁材料磁滯回線動態(tài)測量裝置，包括直流故障電流限制器(DC-Fault Current Limiter Device，DC-FCLD)、高頻開關充電電源、可調球隙開關、電壓/電流傳感器及信號采集調理電路、STM32微控制器、IGBT開關驅動模塊、光纖收發(fā)/轉換模塊和計算機端基于LabVIEW軟件的控制與數(shù)據(jù)分析處理。

傳感器采集的電壓/電流，通過同軸電纜與采集調理電路連接，由運算放大器進行電壓調整后與模數(shù)轉換器匹配，再送入模數(shù)轉換器將模擬信號轉換成數(shù)字信號。

經由數(shù)字信號處理模塊輸出的信號根據(jù)傳輸線協(xié)議RS232，通過光纖收發(fā)器送入PC端的LabVIEW測控平臺。

高頻開關充電電源由計算機控制方式實現(xiàn)；

在LabVIEW程序中設置輸出電壓/電流大小，經光纖收發(fā)模塊送入STM32微控制器，控制信號經光耦隔離放大輸出給驅動模塊控制IGBT通斷；

電源控制模式采用雙閉環(huán)反饋控制模式，內閉環(huán)反饋控制以實現(xiàn)零電流開關和保障回路安全為目標，外閉環(huán)反饋控制用于實現(xiàn)伺服跟蹤控制功能。

球隙可調開關間隙控制由計算機控制傳動機構的電機轉速，實現(xiàn)對可動球隙電極間距的精細調節(jié)，達到在不同電壓下的球隙放電。

PC端的LabVIEW測控平臺集信號采集、串口控制、測量分析、數(shù)據(jù)顯示和存儲于一體，完成人機交互功能。

本發(fā)明的有益效果：