数字积分器在脉冲电流检测中的应用.pdf

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1、2012正仪表技术与传感器2012第10期InstrumentTechniqueandSensorNo．10数字积分器在脉冲电流检测中的应用刘福才，吴晨，何锁纯(燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004)摘要：在基于罗氏线圈电流互感器的脉冲电流测量系统中，需要积分器来还原被测电流波形，传统的模拟积分器输入连续信号，累计误差小，但积分过程暴露在电磁噪声干扰中，影响测量精度。而数字积分器电路简单，积分过程不受噪声干扰，可以有效提高信噪比。通过Matlab仿真对比分析了普通数字积分器与模拟积分器的频域特性，选定了复化辛普

2、森公式为最佳数字积分原型。以PFN放电脉冲电流的测量为背景进行研究，针对数字积分器的实用化提出了改进方案，加入了带通滤波器和零点补偿，解决了零点漂移、积分饱和等问题，并在基于STM32的数据采集系统中得到了理想的试验结果。关键词：数字积分器；脉冲电流测量；罗氏线圈；巴特沃斯滤波器中图分类号：TM835．2文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)10—0085—03PulseCurrentMeasurementBasedonDigitalIntegratorLIUFu-cai，WUChen，HESuo—ch

3、un(CoHegeofElectricalEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China．)Abstract：IntegratorisessentialinpulsecurrentmeasurementsystembasedonRogowskicoil．Theanalogintegratorcanper-formancealoweraccumulatederrorforcontinuoussignalsinputting．Butthecomponentofth

4、eanalogintegratedcircuitisnon—idealandeasytobeinterferedbyelectromagneticpulses．However，thedigitalintegratorcanbemoreaccuracyandmorestablebecausetheintegrationprogressiswithoutinterference．Withthedevelopingofhigh-speeddigitalcircuit，thedigitalintegratorispossibl

5、eforpulsecurrentmeasurement．Inordertoimprovetheaccuracyandsimplifythecircuit，thispaperproposedanimproveddigitalinte—grator．ThepapercomparedseveralcommondigitalintegratorsbyMatlabandmadeitpracticalbyaddingaButterworthband—passfilterandabiascompensationfactor．Ther

6、esultofdischargingexperimenttestifiestheSNRoftheimproveddigitalintegratorismuchhigherthananalogonesandtheaccumulatederrorisacceptable．Keywords：digitalintegrator；pulsecurrentmeasurement；Rogowskicoil；Butterworthfilter0引言分器参数配置方便，便于配合PFN系统的改进而调整。脉冲成型网络(PFN)可以提供瞬间大功

7、率放电，其技术被已有的文献在基于罗氏线圈的PFN放电测量系统中，对模广泛运用在可控核聚变、高能电子加速、电磁发射等领域。对拟积分器做了大量研究，提出了诸多改进措施，对于数字积分脉冲放电电流的精确测量是对脉冲成型网络研究的必要部分器的应用多局限于电网电流检测和继电器保护等方面，在瞬间之一，其测量通常使用Rogowski线圈电流互感器(罗氏线放电检测只做过可行性分析。。。文中从PFN放电脉冲电流检圈)⋯。罗氏线圈不含铁心，不会磁饱和，并与实验回路没有直测要求入手，对模拟积分系统与数字积分系统做了比较，并针接的电气连接、其抗

8、干扰能力强，且被测电流的大小几乎不受对PFN放电脉冲电流检测将数字积分器进行了实用化改进，最限制。罗氏线圈的输出电压近似正比于被测电流对时间的微后通过放电试验验证了系统的实用性。分，因此需要积分器来还原被测电流信号。1传统的模拟积分方案由于PFN脉冲放电时间短，通常上升时间小于200txs，所1．1罗氏线圈基本特性以在传统测量系统