CN102628886A - 无源偏置全光纤电流互感器非线性补偿电路 - Google Patents

无源偏置全光纤电流互感器非线性补偿电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种无源偏置全光纤电流互感器的非线性补偿电路，属于测试技术领域。该电路包括无源偏置全光纤电流互感器、光电探测器、隔直电路、低通滤波电路、非线性补偿电路；所述无源偏置全光纤电流互感器的输出信号进入到所述的光电探测器，得到与被测电流相关的电信号，电信号通过所述的隔直电路去除其中的直流信号，通过所述低通滤波电路滤出交流信号后，进入所述非线性补偿电路，进行近似反正弦运算，输出与被测电流信号相关的并经过非线性矫正的信号。该电路的功能完全由模拟电路元件实现，因此结构更简单，成本更低廉。

Description

无源偏置全光纤电流互感器非线性补偿电路
技术领域
本发明涉及一种无源偏置全光纤电流互感器的非线性补偿电路，属于测试技术领域。
背景技术
电流互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的重要设备，随着电力工业的发展，电压运行等级越来越高，传统的电磁式电流互感器在绝缘上遇到了极大的困难。利用光纤制成的电流互感器在绝缘上具有天然的优势，还具有抗电磁干扰、测量频带宽、可实现数字化输出等优点，是未来电流互感器发展的趋势。
光纤电流传感的基本原理是法拉第磁光效应，即当施加外加磁场时，传输的线偏振光的偏振方向会旋转一个角度，其大小与磁场强度成正比，因此可通过测量偏振光在磁场中的角度变化来得到被测电流的大小（见专利US 6037770，CN 2403033等）。但是由于该角度很小，电流测量的灵敏度和精度都不高。1996年，J. N. Blake首先提出了萨格奈克干涉型光纤电流传感器的方案（US 5644397），将偏振角度变化的检测转变为两干涉光路相位差变化的检测，提高了光纤电流传感器测量的灵敏度和稳定性。
无源偏置的萨格奈克干涉型光纤电流传感器的输出信号与被测电流信号成正弦关系。由于光纤的费尔德常数较小，在相当大的电流范围内，非线性并不明显。但是当被测电流较大，或者传感光纤圈数较多时，非线性就会影响测量的准确性。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的是提出一种无源偏置全光纤电流互感器的非线性补偿电路，具体的说，是一种由乘法器构成的近似反正弦电路，可对无源偏置全光纤电流互感器的输出信号进行非线性矫正。利用两个乘法器产生信号的高阶分量，并通过一定的系数分配网络，使其与原信号的高阶分量相抵消，实现近似反正弦的运算。由于补偿电路全部由模拟电路元件构成，因此该方案结构非常简单，成本也非常低廉。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无源偏置全光纤电流互感器的非线性补偿电路，包括无源偏置全光纤电流互感器、光电探测器、隔直电路、低通滤波电路、非线性补偿电路；所述无源偏置全光纤电流互感器的输出信号进入到所述的光电探测器，得到与被测电流相关的电信号，电信号通过所述的隔直电路去除其中的直流信号，通过所述低通滤波电路滤出交流信号后，进入所述非线性补偿电路，进行近似反正弦运算，输出与被测电流信号相关的并经过非线性矫正的信号。
上述非线性补偿电路包括：第一乘法器、第二乘法器、第一系数分配网络和第二系数分配网络；低通滤波电路输出的交流信号作为两路输入信号进入第一乘法器，并经第二系数分配网络作为第二乘法器的一路输入，第一乘法器的输出经第一系数分配网络后作为第二乘法器的另一路输入；所述非线性补偿电路产生高阶信号，进行近似反正弦运算，实现非线性矫正。
相比于已有技术，本发明的突出的优点为：
本发明的无源偏置全光纤电流互感器的非线性补偿电路完全采用模拟电路元件，由两个模拟乘法器和系数分配网络构成，极大的简化了信号处理电路，降低了电路成本。
附图说明
图1 是本发明一个实施例的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，一种无源偏置全光纤电流互感器的非线性补偿电路，包括无源偏置全光纤电流互感器1、光电探测器2、隔直电路3、低通滤波电路4、非线性补偿电路5；所述无源偏置全光纤电流互感器1的输出信号进入到所述的光电探测器2，得到与被测电流相关的电信号，电信号通过所述的隔直电路3去除其中的直流信号，通过所述低通滤波电路4滤出交流信号后，进入所述非线性补偿电路5，进行近似反正弦运算，输出与被测电流信号相关的并经过非线性矫正的信号。上述非线性补偿电路5包括：第一乘法器51、第二乘法器52、第一系数分配网络53和第二系数分配网络54；低通滤波电路4输出的交流信号作为两路输入信号进入第一乘法器51，并经第二系数分配网络54作为第二乘法器52的一路输入，第一乘法器51的输出经第一系数分配网络53后作为第二乘法器52的另一路输入；所述非线性补偿电路5产生高阶信号，进行近似反正弦运算，实现非线性矫正。
本发明采用的模拟乘法器为模拟器件公司（ADI）的AD633，该电路在电流传感器两干涉信号相位差为20°的范围内，成功的将非线性误差降低到IEC60044-8标准规定的0.2级电流互感器的误差限值之内。 

Claims (2)

1.一种无源偏置全光纤电流互感器的非线性补偿电路，其特征在于，包括无源偏置全光纤电流互感器（1）、光电探测器（2）、隔直电路（3）、低通滤波电路（4）、非线性补偿电路（5）；所述无源偏置全光纤电流互感器（1）的输出信号进入到所述的光电探测器（2），得到与被测电流相关的电信号，电信号通过所述的隔直电路（3）去除其中的直流信号，通过所述低通滤波电路（4）滤出交流信号后，进入所述非线性补偿电路（5），进行近似反正弦运算，输出与被测电流信号相关的并经过非线性矫正的信号。
2.根据权利要求1所述的无源偏置全光纤电流互感器的非线性补偿电路，其特征在于，所述非线性补偿电路（5）包括：第一乘法器（51）、第二乘法器（52）、第一系数分配网络（53）和第二系数分配网络（54）；所述低通滤波电路（4）输出的交流信号进入所述第一乘法器（51），并经所述第二系数分配网络（54）作为所述第二乘法器（52）的一路输入，所述第一乘法器（51）的输出经所述第一系数分配网络（53）后作为所述第二乘法器（52）的另一路输入；所述非线性补偿电路（5）产生高阶信号，进行近似反正弦运算，实现非线性矫正。
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