專題七之新型直流比較儀建模方法

1、1,專題七之 新型直流比較儀建模方法,2,直流比較儀，如磁調(diào)制式直流比較儀（簡稱磁調(diào)制器）和磁放大器式直流比較儀（簡稱磁放大器）一般采用對(duì)稱雙鐵心、四繞組結(jié)構(gòu)（即一次繞組W1、二次繞組W2、激勵(lì)繞組WS和檢測繞組WM）和“零磁通”原理的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，因而測量精度特別高[1~4]。它們的最大區(qū)別在于提取判斷信號(hào)的方法不一樣：磁調(diào)制器，一般用交流電壓源激勵(lì)鐵心，根據(jù)檢測繞組獲得的感應(yīng)電勢中的雙倍于交流激勵(lì)電源頻率分量作為反饋量，來進(jìn)行“零

2、磁通”狀態(tài)判斷；磁放大器，一般利用交流電流源激勵(lì)鐵心，根據(jù)激勵(lì)電流中的奇次諧波作為反饋量，來進(jìn)行“零磁通”狀態(tài)判斷 。,舉例26,3,磁調(diào)制器和磁放大器比較儀的輸出特性曲線,,,,,,4,新型自平衡式直流比較儀原理示意圖,,,,5,新型比較儀工作機(jī)理簡介,,,,,,在傳統(tǒng)的飽和電抗器中增加了一個(gè)檢測繞組WM和二次繞組W2，構(gòu)造一種新型自平衡式混成直流比較儀，其工作原理和構(gòu)造特點(diǎn)簡述為：采用環(huán)形單鐵心（由坡莫合金材料如1J85構(gòu)成，內(nèi)、外

3、直徑和厚度分別為150mm、110mm和20mm）、四繞組結(jié)構(gòu)（名稱同上），利用正弦波電壓源（uS=USmsinωt，uS、US和USm分別為瞬時(shí)值、有效值和幅值，ω或者f為激勵(lì)電源頻率）作為輔助交流電源激勵(lì)鐵心，當(dāng)一次繞組中流過直流I1時(shí)，鐵心中便會(huì)存在直流偏磁磁勢（即I1W1≠0），檢測繞組WM就會(huì)獲得正負(fù)半波不對(duì)稱的畸變電壓波形。求取該畸變波形的正負(fù)半波有效值之差UMdiffRMS，并將獲得的差值電壓信號(hào)預(yù)處理后經(jīng)過電壓/電流變換

4、，即被轉(zhuǎn)換為二次電流I2送入二次繞組中，通過二次繞組產(chǎn)生與一次繞組中直流所產(chǎn)生的磁勢相反方向的直流磁勢，以平衡一次繞組中直流所產(chǎn)生的偏磁磁勢，形成“零磁勢”狀態(tài)（即I1W1= I2W2），從而實(shí)現(xiàn)直流電流的檢測任務(wù)，其構(gòu)成原理示意圖如圖6-45所示。圖中L1和L2分別為濾波電感，RS為串聯(lián)在激勵(lì)繞組WS中的限流電阻，R2和RM分別為串聯(lián)在二次繞組W2和檢測繞組WM中的檢測電阻。,6,正負(fù)半波有效值差仿真模型分析,,,,7,simulin

5、k仿真模型,,,,8,所需功能模塊,,,,,,①Constant模塊：用于獲得直流偏磁磁勢I1W1，直接將它的Parameters中的Constant Values設(shè)置為直流偏磁磁勢I1W1的取值，改變Constant模塊的設(shè)置參數(shù)的正負(fù)即可獲得直流偏磁的正負(fù)； ②Sine Wave模塊的參數(shù)為：Amplitude（幅值）為19.7V、Bias（偏置）為0、Frequency（角頻率）130.8rad/s、Phase/rad（相位）為

6、0、Sample time為0；③Sum模塊，本例選擇“rectangular”（矩形），將List of signs欄置為++++；④Integrator：在Simulink模塊庫中的Continuous模塊庫中調(diào)用；,9,接前,,,,,,⑤Product模塊：在Simulink模塊庫中的Math Operations模塊庫中調(diào)用，本例中需要兩種Product模塊，其一為3個(gè)輸入端，其二為5個(gè)輸入端；⑥Trigonometric

7、 Function模塊：在Simulink模塊庫中的Math Operations模塊庫中調(diào)用，由于它的默認(rèn)函數(shù)為正弦，讀者只需雙擊該模塊，彈出它的屬性參數(shù)對(duì)話框，?點(diǎn)擊它的下拉滾動(dòng)條，選取sinh函數(shù)即可；⑦Discrete RMS value模塊（點(diǎn)擊SimPowerSystem模塊庫，?點(diǎn)擊Extra Library模塊庫，?點(diǎn)擊Discrete Measurements模塊庫，即可找到該模塊）；⑧正負(fù)半波整流子系統(tǒng)；,10,

8、半波整流子系統(tǒng),,,11,Enabled Subsystem模塊,,,,12,I1W1=10A（正直流偏磁時(shí)）檢測繞組端電壓的正負(fù)半波波形,13,I1W1=-10A（正直流偏磁時(shí)）檢測繞組端電壓的正負(fù)半波波形,14,I1W1=10A（正直流偏磁時(shí)）檢測繞組端電壓波形和正負(fù)半波有效值差,15,I1W1=-10A（正直流偏磁時(shí)）檢測繞組端電壓波形和正負(fù)半波有效值差,16,比較儀開環(huán)輸出特性仿真曲線 ----RS=90—

9、—RS=135,,,17,――仿真獲得的開環(huán)曲線 ——擬合獲得的開環(huán)曲線新型比較儀傳感頭的開環(huán)輸出特性曲線,,18,新型自平衡式直流比較儀控制原理方框圖,,,19,simulink仿真模型,,,20,傳感器F(s)仿真模型,21,PI調(diào)節(jié)器TPI(s)仿真模型,,22,傳感器F(s)子系統(tǒng)屬性參數(shù)對(duì)話框,,,23,PI調(diào)節(jié)器TPI(s)子系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、封裝與命名,,,24,完成子系統(tǒng)封裝之后的simulink仿真模型,25,PI調(diào)節(jié)