专题七新型直流比较仪建模方法

1、MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波1 直流比较仪，如磁调制式直流比较仪（简称磁直流比较仪，如磁调制式直流比较仪（简称磁调制器）和磁放大器式直流比较仪（简称磁放调制器）和磁放大器式直流比较仪（简称磁放大器）一般采用对称双铁心、四绕组结构（即大器）一般采用对称双铁心、四绕组结构（即一次绕组一次绕组W1、二次绕组、二次绕组W2、激励绕组、激励绕组WS和和检测绕组检测绕组WM）和）和“零磁通零磁通”原理的闭环控制原理的闭环控制结构，因而测量精度特别高结构，因而测量精度特别高14。它们的最大。它们的最大区别在于提取判断信号的方法不一样：磁调制区别在于提取判断信号

2、的方法不一样：磁调制器，一般用交流电压源激励铁心，根据检测绕器，一般用交流电压源激励铁心，根据检测绕组获得的感应电势中的双倍于交流激励电源频组获得的感应电势中的双倍于交流激励电源频率分量作为反馈量，来进行率分量作为反馈量，来进行“零磁通零磁通”状态判状态判断；磁放大器，一般利用交流电流源激励铁心，断；磁放大器，一般利用交流电流源激励铁心，根据激励电流中的奇次谐波作为反馈量，来进根据激励电流中的奇次谐波作为反馈量，来进行行“零磁通零磁通”状态判断状态判断 。举例举例26 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波2磁调制器和磁放大器比较仪的输磁调制器和磁放大器比

3、较仪的输出特性曲线出特性曲线 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波3新型自平衡式直流比较仪原理示意图新型自平衡式直流比较仪原理示意图 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波4新型比较仪工作机理简介新型比较仪工作机理简介 在传统的饱和电抗器中增加了一个检测绕组在传统的饱和电抗器中增加了一个检测绕组WM和二次绕组和二次绕组W2，构造一种新型自平衡式混成直流比较仪，其工作原理和构造特构造一种新型自平衡式混成直流比较仪，其工作原理和构造特点简述为：采用环形单铁心（由坡莫合金材料如点简述为：采用环形单铁心（由坡莫合金材料如1J

4、85构成，内、构成，内、外直径和厚度分别为外直径和厚度分别为150mm、110mm和和20mm）、四绕组结构）、四绕组结构（名称同上），利用正弦波电压源（名称同上），利用正弦波电压源（uS=USmsint，uS、US和和USm分别为瞬时值、有效值和幅值，分别为瞬时值、有效值和幅值，或者或者f为激励电源频率）为激励电源频率）作为辅助交流电源激励铁心，当一次绕组中流过直流作为辅助交流电源激励铁心，当一次绕组中流过直流I1时，铁时，铁心中便会存在直流偏磁磁势（即心中便会存在直流偏磁磁势（即I1W10），检测绕组），检测绕组WM就就会获得正负半波不对称的畸变电压波形。求取该畸变波形的正会获得正负半波不

5、对称的畸变电压波形。求取该畸变波形的正负半波有效值之差负半波有效值之差UMdiffRMS，并将获得的差值电压信号预，并将获得的差值电压信号预处理后经过电压处理后经过电压/电流变换，即被转换为二次电流电流变换，即被转换为二次电流I2送入二次送入二次绕组中，通过二次绕组产生与一次绕组中直流所产生的磁势相绕组中，通过二次绕组产生与一次绕组中直流所产生的磁势相反方向的直流磁势，以平衡一次绕组中直流所产生的偏磁磁势，反方向的直流磁势，以平衡一次绕组中直流所产生的偏磁磁势，形成形成“零磁势零磁势”状态（即状态（即I1W1= I2W2），从而实现直流电），从而实现直流电流的检测任务，其构成原理示意图如图流的

6、检测任务，其构成原理示意图如图6-45所示。图中所示。图中L1和和L2分别为滤波电感，分别为滤波电感，RS为串联在激励绕组为串联在激励绕组WS中的限流电阻，中的限流电阻，R2和和RM分别为串联在二次绕组分别为串联在二次绕组W2和检测绕组和检测绕组WM中的检测电中的检测电阻。阻。 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波5正负半波有效值差仿真模型分析正负半波有效值差仿真模型分析 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波6simulink仿真模型仿真模型 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李

7、维波7所需功能模块所需功能模块 Constant模块：用于获得直流偏磁磁势模块：用于获得直流偏磁磁势I1W1，直，直接将它的接将它的Parameters中的中的Constant Values设置为直设置为直流偏磁磁势流偏磁磁势I1W1的取值，改变的取值，改变Constant模块的设置模块的设置参数的正负即可获得直流偏磁的正负；参数的正负即可获得直流偏磁的正负； Sine Wave模块的参数为：模块的参数为：Amplitude（幅值）为（幅值）为19.7V、Bias（偏置）为（偏置）为0、Frequency（角频率）（角频率）130.8rad/s、Phase/rad（相位）为（相位）为0、Sam

8、ple time为为0； Sum模块，本例选择模块，本例选择“rectangular”（矩形），将（矩形），将List of signs栏置为栏置为+； Integrator：在：在Simulink模块库中的模块库中的Continuous模模块库中调用；块库中调用； MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波8接前接前 Product模块：在模块：在Simulink模块库中的模块库中的Math Operations模块库中调用，本例中需要两种模块库中调用，本例中需要两种Product模块，其一为模块，其一为3个输入端，其二为个输入端，其二为5个输入端；个输入端

9、； Trigonometric Function模块：在模块：在Simulink模块库模块库中的中的Math Operations模块库中调用，由于它的默认模块库中调用，由于它的默认函数为正弦，读者只需双击该模块，弹出它的属性参函数为正弦，读者只需双击该模块，弹出它的属性参数对话框，数对话框，点击它的下拉滚动条，选取点击它的下拉滚动条，选取sinh函数即函数即可；可； Discrete RMS value模块（点击模块（点击SimPowerSystem模块库，模块库，点击点击Extra Library模块库，模块库，点击点击Discrete Measurements模块库，即可找到该模块）；模

10、块库，即可找到该模块）； 正负半波整流子系统；正负半波整流子系统； MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波9半波整流子系统半波整流子系统 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波10Enabled Subsystem模块模块 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波11I1W1=10A（正直流偏磁时）（正直流偏磁时）检测绕组端电压的正负半波波形检测绕组端电压的正负半波波形 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波12I1W1=-10A（正直流偏磁时）

11、（正直流偏磁时）检测绕组端电压的正负半波波形检测绕组端电压的正负半波波形 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波13I1W1=10A（正直流偏磁时）（正直流偏磁时）检测绕组端电压波形和正负半波有检测绕组端电压波形和正负半波有效值差效值差 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波14I1W1=-10A（正直流偏磁时）（正直流偏磁时）检测绕组端电压波形和正负半波有检测绕组端电压波形和正负半波有效值差效值差 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波15比较仪开环输出特性仿真曲线比较仪开环输出

12、特性仿真曲线 -RS=90RS=135 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波16仿真获得的开环曲线仿真获得的开环曲线 拟合获得的开环曲线拟合获得的开环曲线新型比较仪传感头的开环输出特性曲线新型比较仪传感头的开环输出特性曲线 02040608010005101520I1W1/AUMdiffRMS/VMATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波17新型自平衡式直流比较仪控制原新型自平衡式直流比较仪控制原理方框图理方框图 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波18simulink仿真模型仿真

13、模型 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波19传感器传感器F(s)仿真模型仿真模型 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波20PI调节器调节器TPI(s)仿真模型仿真模型 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波21传感器传感器F(s)子系统属性参数对话子系统属性参数对话框框 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波22PI调节器调节器TPI(s)子系统的参数设子系统的参数设置、封装与命名置、封装与命名 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波23完成子系统封装之后的完成子系统封装之后的simulink仿真模型仿真模型 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波24PI调节器调节器TPI(s)的属性参数对话的属性参数对话框框 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波25Powergui的属性参数对话框的属性参数对话框 MATLAB在电气工程中的应用_李维波MATLAB在电气工程中的应用_李维波26