干涉式光纤电流传感器的理论与信号处理系统研究

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1、工学硕士学位论文干涉式光纤电流传感器的理论与信号处理系统研究侯美哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号:TP212国际图书分类号:621.3工学硕士学位论文干涉式光纤电流传感器的理论与信号处理系统研究硕士研究生：侯美导师：强盛副教授申请学位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：航天学院控制科学与工程系答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP212U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineering.SYS

2、TEMRESEARCHOFFIBER-OPTICINTERFEROMETERCURRENTSENSORSTHEORYANDSIGNALPROCESSINGCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：Afflliation:DateofDefence：Degree-Conferring-Institution:HouMeiAssociateProf.QiangShengMasterofEngineeringControlScienceandEngineer

3、ingControlScienceandEngineering,SchoolofAstronauticsJuly,2007HarbinInstituteofTechnology摘要新的供电电压等级和供电电流等级的不断提高，使系统的测量和保护精度耍求不断捉高。干涉式光纤电流传感器(Fiber-OpticCurrentSensors,FOCS)集现代电子技术和光学技术丁一体，以其高精度、高可靠性、宽响应带宽等特点已逐渐为电力工程领域所接受，对光纤电流传感器的研究在理论和工程上都具冇深远的意义。本文首先概述了研究光纤电流传感器

4、的意义及其研究的发展状况。分析光纤电流传感器的传感原理及闭环光纤电流传感器的基本结构和工作原理。在此基础上，本文研究设计了一种将偏振光干涉技术和传感技术相结合的数字闭环光纤电流传感器。对闭环光纤电流传感器进行物理建模和动态建模，针对闭环系统的稳态性能和动态性能设计数字控制器，并在MATLAB/SIMULINK环境下完成对整个控制系统的设计和仿真实验。由数字闭环控制系统的模型对系统进行硕件设计和软件设计。详细叙述各器件的选型和各电路设计，包括A/D输入电路和转换电路、D/A转换电路、DSP控制律等。介绍软件设计思想和流程，

5、对集成开发环境CCS2.2、FLASH的烧写、CMD文件的编写和BOOTLOADER作了分析。最后对文屮方案进行深入分析，采用这种方法设计的干涉式数字闭环光纤电流传感器工作可靠，测量范围大，精度高，结构简单，易于实际应用，在电力系统中冇广泛的应用价值。关键词光纤电流传感器；数字控制；闭环；Faraday效应；DSPAbstractWiththelevelimprovementofpowersupplyvoltageandcurrent,thesystemmeasurementandprotectionprecisions

6、houldalsobeenhanced.Fiber-opticcurrentsensorsintegratemodernelectronicsandopticstechnology,andhavebeengraduallyacceptedinthepowerengineeringfieldforitshighprecision,highreliability,wideresponsivebandwidthcharacteristicsandsoon.Theresearchoffiber-opticcurrentsenso

7、rsisofgreatimportanceinboththeoryandengineeringfields.Thesignificanceoffiber-opticcurrentsensorsresearchanditsdevelopmentisfirstspecified・Thesensortheory,thebasicstructureandworkprincipleofclosed-loopfiber-opticcurrentsensorsareintroduced・Basedonthat,akindofclose

8、d-loopdigitalfiber-opticcurrentsensorswhichcombinesinterferometertechnologywithsensortechnologyisdesigned・Thenphysicalanddynamicmodelsarebuilt,adigitalcontroll