CN110308335A - 一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统 - Google Patents

一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110308335A
CN110308335A CN201910608917.2A CN201910608917A CN110308335A CN 110308335 A CN110308335 A CN 110308335A CN 201910608917 A CN201910608917 A CN 201910608917A CN 110308335 A CN110308335 A CN 110308335A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnet coil
driving switch
frequency
value
triode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910608917.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张健
周宇
郭斐
孙浩章
黄懿赟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN201910608917.2A priority Critical patent/CN110308335A/zh
Publication of CN110308335A publication Critical patent/CN110308335A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明公开一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统。该测量装置中直流激励源的两端与H桥电路的两端连接；H桥电路的负载包括多档电容组和待测磁体线圈；多档电容组和待测磁体线圈串联；电流传感器连接在待测磁体线圈所在线路上；多档电容组包括多个并联连接的电容，多个电容的电容值不同；每个电容串联连接一个档位开关；电流传感器的输出端通过交直流转换芯片与数字信号处理器信号输入端连接；H桥电路的四个三极管以及每个档位开关均与数字信号处理器的控制输出端连接；数字信号处理器用于实现电容的投切控制，实现对H桥电路的输出波形频率的控制和实现对阻感参数的计算。本发明能够提高磁体线圈的阻感参数的测量的准确性。

Description

一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统
技术领域
本发明涉及磁体线圈领域，特别是涉及一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统。
背景技术
磁体线圈是一种用于构建磁场环境的部件，例如用在托卡马克装置中构建各类磁场环境。由于各类磁体线圈本身在结构和材料上存在区别，交流环境下电流趋肤效应、导体自身的部件互感以及导体之间的互感等因素导致在不同频率工作点下磁体线圈体现出不同的阻感特性参数，从而对磁体线圈的工作造成一定的影响。各类磁体线圈可分为稳态直流工况磁体线圈、低频交流工况磁体线圈、高频交流工况磁体线圈以及高低变频交流工况磁体线圈等，例如托卡马克装置纵场磁体线圈为稳态直流工况磁体线圈，极向场线圈为低频交流工况磁体线圈，垂直位置快速控制场线圈为高频交流工况磁体线圈，鱼尾偏滤器磁体线圈为高低变频交流工况磁体线圈。
磁体线圈作为磁体电源系统的电路负载，其阻感特性直接关系到电源系统的额定容量、暂态特性和稳态性能等各项输出性能指标的实现和电源系统的方案设计、制造成本等。但是各类磁体线圈的阻感特性随着工作频率的大范围波动将发生大幅度偏移，并且由于磁体系统结构和电磁环境的复杂性以及各类电磁干扰的影响，通过理论建模进行分析的方式所获得的分析结果并不准确。因此，通过多频率点检测的方式成为现在磁体线圈的阻感参数的有效测量手段。而多频率点检测的手段多依赖于RLC测量设备，然而现有的RLC测量设备由于频率线性度差和精度低等原因，无法满足此类磁体线圈的准确测量要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统，通过改善频率和LC谐振的控制方式从而提高磁体线圈的阻感参数的测量的准确度和线性度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置，包括：数字信号处理器、直流激励源、电流传感器和H桥电路；
所述直流激励源的两端与所述H桥电路的两端连接；
所述H桥电路的负载包括多档电容组和待测磁体线圈；所述多档电容组和所述待测磁体线圈串联连接；所述电流传感器连接在所述待测磁体线圈所在线路上；
所述多档电容组包括多个并联连接的电容，多个所述电容的电容值均不相同；每个所述电容串联连接一个档位开关；
所述电流传感器的输出端通过交直流转换芯片与所述数字信号处理器信号输入端连接；所述H桥电路的四个三极管以及每个所述档位开关均与所述数字信号处理器的控制输出端连接；
所述交直流转换芯片用于将所述电流传感器检测的交流信号转换为电流有效值；
所述数字信号处理器用于通过控制各个档位开关的通断实现电容的投切控制，通过控制各个三极管的通断频率实现对所述H桥电路的输出波形频率的控制，通过对所述交直流转换芯片的输出信号的比较获得谐振电流和谐振频率，并对所述谐振电流和谐振频率进行处理实现对阻感参数的计算。
可选的，所述H桥电路中的四个三极管分别为第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管；
所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极均连接到所述直流激励源的一端，所述第三三极管的发射极和所述第四三极管的发射极均连接到所述直流激励源的另一端；所述第一三极管的发射极连接到所述负载的一端和所述第三三极管的集电极；所述第二三极管的发射极连接到所述负载的另一端和所述第四三极管的集电极；
所述第一三极管的基极、所述第二三极管的基极、所述第三三极管的基极和所述第四三极管的基极均与所述数字信号处理器的控制输出端连接。
可选的，每个所述三极管分别并联一个二极管；所述二极管的正极与所述三极管的发射极连接，所述二极管的负极与所述三极管的集电极连接。
可选的，各所述三极管均为绝缘栅双极型晶体管。
本发明还公开一种交流磁体线圈的阻感参数测量方法，应用于上述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置；所述阻感参数测量方法包括：
向各档位开关发送第一控制指令，所述第一控制指令用于控制第i个档位开关闭合，并使除第i个档位开关以外的档位开关断开；
向各所述三极管发送第二控制指令，所述第二控制指令用于调整各所述三极管的通断频率，从而使H桥电路的输出波形频率按预设规律变化；
获取在各频率值下的交直流转换芯片计算得到的电流有效值；
比较各频率值下的电流值有效值，得到电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值；
根据所述电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值计算第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值和电感值；
判断第i档是否等于或高于最高档位，得到判断结果；
若所述判断结果表示是，则结束测量；
若所述判断结果表示否，则将i的值加1，并返回步骤“向各档位开关发送第一控制指令”。
可选的，所述根据所述电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值计算第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值和电感值，具体包括：
利用公式计算磁体线圈的电感值；
利用公式计算磁体线圈的电阻值；
其中Li为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电感值，fri为第i个档位开关闭合时的电流最大值所对应的频率值；Ci为第i个档位开关闭合时接入电路的电容的电容值；Ri为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值；Ui为第i个档位开关闭合时H桥电路的输出波形的电压幅值；Imaxi为第i个档位开关闭合时的电流最大幅值。
可选的，所述H桥电路的输出波形频率的变化范围为从(1-15％)fsi到(1+15％)fsi，其中fsi为第i个档位开关闭合时的预设基准频率。
本发明还公开一种交流磁体线圈的阻感参数测量系统，应用于上述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置；所述阻感参数测量系统包括：
档位开关控制模块，用于向各档位开关发送第一控制指令，所述第一控制指令用于控制第i个档位开关闭合，并使除第i个档位开关以外的档位开关断开；
三极管控制模块，用于向各所述三极管发送第二控制指令，所述第二控制指令用于调整各所述三极管的通断频率，从而使H桥电路的输出波形频率按预设规律变化；
电流获取模块，用于获取在各频率值下的交直流转换芯片计算得到的电流有效值；
电流比较模块，用于比较各频率值下的电流值有效值，得到电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值；
阻感参数计算模块，用于根据所述电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值计算第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值和电感值；
判断模块，用于判断第i档是否等于或高于最高档位，得到判断结果；
结束模块，用于若所述判断结果表示是，则结束测量；
返回模块，用于若所述判断结果表示否，则将i的值加1，并返回步骤“向各档位开关发送第一控制指令”。
可选的，所述阻感参数计算模块包括：
电感计算单元，用于利用公式计算磁体线圈的电感值；
电阻计算单元，用于利用公式计算磁体线圈的电阻值；
其中Li为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电感值，fri为第i个档位开关闭合时的电流最大值所对应的频率值；Ci为第i个档位开关闭合时接入电路的电容的电容值；Ri为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值；Ui为第i个档位开关闭合时H桥电路的输出波形的电压幅值；Imaxi为第i个档位开关闭合时的电流最大幅值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所公开的交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统，利用DSP芯片(即数字信号处理器)作为核心控制器件，对H桥的输出波形进行频率控制和对H桥负载中的电容投切进行控制，能够改善频率控制精度，并通过串联谐振的技术原理提高磁体线圈的阻感参数测量的准确性和线性度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1交流磁体线圈的阻感参数测量装置的装置结构图；
图2为本发明实施例2交流磁体线圈的阻感参数测量方法的方法流程图；
图3为在1300Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的过程示意图；
图4为在1300Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的展宽波形图；
图5为在1800Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的过程示意图；
图6为在1800Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的展宽波形图；
图7为在2500Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的过程示意图；
图8为在2500Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的展宽波形图；
图9为在3200Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的过程示意图；
图10为在3200Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的展宽波形图；
图11为在3800Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的过程示意图；
图12为在3800Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的展宽波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统，通过串联谐振原理和改善频率控制从而提高磁体线圈的阻感参数测量的线性度和准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
图1为本发明实施例1交流磁体线圈的阻感参数测量装置的装置结构图。
一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置，包括：数字信号处理(Digital SignalProcessing，DSP)器Udsp、直流激励源U、电流传感器CT和H桥电路。该电流传感器为霍尔电流传感器。
所述直流激励源U的两端与所述H桥电路的两端连接。
所述H桥电路的负载包括多档电容组和待测磁体线圈；图1中用电感L和电阻R共同表示待测磁体线圈。
所述多档电容组和所述待测磁体线圈串联连接；所述电流传感器CT连接在所述待测磁体线圈所在线路上。
所述多档电容组包括多个并联连接的电容C1～CN，N表示电容的总数量。多个所述电容C1～CN的电容值均不相同；每个所述电容Ci串联连接一个档位开关Ki；其中电容Ci表示编号为i的电容，档位开关Ki表示编号为i的档位开关。档位开关Ki用于实现对电容Ci的通断状态的切换。
所述电流传感器CT的输出端通过交直流转换芯片与所述数字信号处理器Udsp信号输入端连接；所述H桥电路的四个三极管以及每个所述档位开关均与所述数字信号处理器Udsp的控制输出端连接。
所述交直流转换芯片用于将所述电流传感器CT检测的交流信号转换为电流有效值。
所述数字信号处理器Udsp用于通过控制各个档位开关的通断实现电容的投切控制，通过控制各个三极管的通断频率实现对所述H桥电路的输出波形频率的控制，通过对所述交直流转换芯片的输出信号的比较获得谐振电流和谐振频率，并对所述谐振电流和谐振频率进行处理实现对阻感参数的计算。
所述H桥电路中的四个三极管分别为第一三极管H1、第二三极管H2、第三三极管H3和第四三极管H4。
所述第一三极管H1的集电极和所述第二三极管H2的集电极均连接到所述直流激励源U的一端，所述第三三极管H3的发射极和所述第四三极管H4的发射极均连接到所述直流激励源U的另一端；所述第一三极管H1的发射极连接到所述负载的一端和所述第三三极管H3的集电极；所述第二三极管H2的发射极连接到所述负载的另一端和所述第四三极管H4的集电极。
所述第一三极管H1的基极、所述第二三极管H2的基极、所述第三三极管H3的基极和所述第四三极管H4的基极均与所述数字信号处理器Udsp的控制输出端连接。
可选的，每个所述三极管分别并联一个二极管；所述二极管的正极与所述三极管的发射极连接，所述二极管的负极与所述三极管的集电极连接。
具体地，所述第一三极管H1与第一二极管D1并联，所述第二三极管H2与第二二极管D2并联，所述第三三极管H3与第三二极管D3并联，所述第四三极管H4与第四二极管D4并联。
可选的，各所述三极管均为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)。
所述数字信号处理器Udsp即为DSP芯片。
本发明的交流磁体线圈的阻感参数测量装置采用DSP芯片作为核心控制器件，对IGBT全桥产生的双极性方波主动进行频率扫描控制和串联谐振电容投切控制，根据扫频过程中谐振电流最大幅值反馈检测出谐振频率点并基于RLC串联谐振的数学模型计算在该谐振频率点下的阻感参数，完成单个频率点下阻感参数的检测。随后通过切换电容器改变串联谐振电容容值进而改变谐振频率点，可对待测磁体线圈在不同频率点下的阻感特性逐个进行针对性的精确测量。
测量具体过程分为四个阶段：单个频率点扫频谐振，谐振电流最大幅值检测(谐振频率点检测)，电感电阻值计算，多频率点阻感测量。
第一阶段(单个频率点扫频谐振)：数字信号处理器将单个电容Ci投入待测磁体线圈的串联谐振回路，通过数字信号处理器对激励电压的H桥电路输出方波频率进行由低到高主动调节。
第二阶段(谐振电流最大幅值检测)：通过电流传感器CT测量在扫频过程中的各频段的电流有效值，并对各频段下的电流有效值进行自动检测比较，得到输出正弦波电流幅值的最大值(即为谐振电流最大幅值)时的频率，该频率与RLC谐振频率相同。
第三阶段(电感电阻值计算)：根据RLC串联谐振理论模型中电感、电容和谐振频率的关系，以及电阻电压等于输入激励电压，通过数字信号处理器计算得出待测磁体线圈在谐振频率的电感值和电阻值，理论分析如下：
输入激励信号的拉式变换表达式：
谐振网络的传递函数为：
由此得出输出电流的拉式变换式为：
经过拉式反变换求解得出稳态情形下输出谐振电流的时域表达式为：
其中U为H桥电路输出方波激励电压幅值，为谐振网络谐振角频率，ω为激励信号角频率，C为回路中的谐振电容，L和R分别为待测磁体线圈的等效电感和等效电阻，ΔZ＝ωL-1/ωC为谐振电抗，θT＝π/2-tan-1(R/ΔZ)为初始谐振相位角。可以发现：
当α＝ω即ΔZ＝0(H桥电路输出方波激励信号频率等于LC谐振频率)时可以实现理想串联谐振，产生的电流等幅振荡幅值无衰减，I为正弦波电流幅值，Imax＝4U/πR为电流最大幅值。以此可以推导出频率在第i档(谐振电容Ci)时谐振状态下阻感的具体计算公式：
式中，Li为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电感值，即频率在第i档时的电感值，fri为第i个档位开关闭合时的电流最大值所对应的频率值，即频率在第i档时的谐振频率；Ci为第i个档位开关闭合时接入电路的电容的电容值，即频率在第i档时的谐振电容；Ri为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值，即频率在第i档时的电阻值；Ui为第i个档位开关闭合时H桥电路的输出波形的电压幅值；Imaxi为第i个档位开关闭合时的电流最大值。
表1参数说明表
序号 变量 参数变量说明
1 U<sub>i</sub> 频率第i档时方波激励电压幅值
2 L<sub>i</sub> 频率第i档时待测磁体线圈的电感(等效值)
3 R<sub>i</sub> 频率第i档时待测磁体线圈的电阻(等效值)
4 C<sub>i</sub> 频率第i档时投入回路中的谐振电容
5 α 谐振网络的谐振角频率
6 ω 方波激励信号角频率
7 ΔZ 谐振电抗
8 I 正弦波电流幅值
9 I<sub>maxi</sub> 谐振电流幅值，同时为电流幅值最大值
10 f<sub>ri</sub> 频率第i档时的谐振频率
11 f<sub>si</sub> 频率第i档时的扫频基准频率
第四阶段(多频率点阻感测量)：数字信号处理器逐个增加谐振电容量，下移谐振频率并依次测量计算每个谐振点工作频率及各频率处的磁体负载阻感参数值。
本发明的优点是：本发明为托卡马克核聚变装置、加速器装置等装置上的各类磁体线圈在不同频率下的负载参数的测量提供了全新的思路和有效的实现方法，为参数的准确测量提供了良好的基础，进而为磁体及其电源系统的稳定高性能运行提供了可靠的技术保障，较以往的测量手段相比，在采用DSP芯片结合H桥开关器件保证输入频率精度和快速调节的同时，通过谐振电流最大幅值检测的方式可快速准确地确定谐振频率点，并且基于RLC谐振理论计算磁体线圈阻感参数更进一步提高了测量的准确性。此外，通过电容切换逐个测量磁体线圈多频率点的负载参数，更加有助于磁体线圈在各种复杂环境与要求下的物理实验和运行分析。
实施例2：
图2为本发明实施例2交流磁体线圈的阻感参数测量方法的方法流程图。
参见图2，该交流磁体线圈的阻感参数测量方法，应用于上述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置；所述阻感参数测量方法包括：
步骤201：向各档位开关发送第一控制指令，所述第一控制指令用于控制第i个档位开关闭合，并使除第i个档位开关以外的档位开关断开。
步骤202：向各所述三极管发送第二控制指令，所述第二控制指令用于调整各所述三极管的通断频率，从而使H桥电路的输出波形频率按预设规律变化。
步骤203：获取在各频率值下的交直流转换芯片计算得到的电流有效值。
步骤204：比较各频率值下的电流值有效值，得到电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值。
步骤205：根据所述电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值计算第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值和电感值。
该步骤205具体包括：
利用公式计算磁体线圈的电感值；利用公式计算磁体线圈的电阻值。其中Li为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电感值，fri为第i个档位开关闭合时的电流最大值所对应的频率值；Ci为第i个档位开关闭合时接入电路的电容的电容值；Ri为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值；Ui为第i个档位开关闭合时H桥电路的输出波形的电压幅值；Imaxi为第i个档位开关闭合时的电流最大幅值。
步骤206：判断第i档是否等于或高于最高档位N，得到判断结果；若所述判断结果表示是，则执行步骤208。若所述判断结果表示否，则执行步骤207。
步骤207，将i的值加1，并返回步骤201。
步骤208：结束测量。
可选的，所述H桥电路的输出波形频率的变化范围为从(1-15％)fsi到(1+15％)fsi，其中fsi为第i个档位开关闭合时的预设基准频率。
下面给出一个具体实施例对实施例2的方法进行说明：
以EAST装置鱼尾偏滤器系统的磁体线圈作为待测磁体线圈为例对实施例2的方法进行具体说明。
部分高频工作点测量过程波形如下所示。
分别在1300Hz、1800Hz、2500Hz、3200Hz、3800Hz五个档位的频率下对待测磁体线圈进行测量。测量结果波形图如图3～图12。
表2为1300Hz～3800Hz 5个频率档位的测量计算结果，展示了图3～图12的波形图对应的计算结果。
表2 1300Hz～3800Hz 5个频率档位的测量计算结果
以1300Hz频率档位为例进行说明。图3为在1300Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的过程示意图。图4为在1300Hz频率档位下对待测磁体线圈进行测量时的展宽波形图。参见图3和图4，测量过程前2秒方波激励频率从fs到15％fs和fs到-15％fs的范围进行频率调节，每50ms一个频率值，共40个点，调节过程中的正弦波电流幅值变化如图3所示。经过频率调节获得谐振频率fr后，在幅值为U的方波电压的激励下的电流波形如图3后2秒部分所示。在图4的展宽波形中可以识得1300Hz(谐振电容918uF)档位下该待测磁体线圈的谐振频率为1208Hz，电流幅值为2320A，输入电压幅值为500V。由此根据步骤205中的公式计算可以得出该待测磁体线圈在1208Hz频率下的电感为18.92uH，电阻为30.49mΩ。
实施例3：
本发明还公开一种交流磁体线圈的阻感参数测量系统，应用于上述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置；所述阻感参数测量系统包括：
档位开关控制模块，用于向各档位开关发送第一控制指令，所述第一控制指令用于控制第i个档位开关闭合，并使除第i个档位开关以外的档位开关断开；
三极管控制模块，用于向各所述三极管发送第二控制指令，所述第二控制指令用于调整各所述三极管的通断频率，从而使H桥电路的输出波形频率按预设规律变化；
电流获取模块，用于获取在各频率值下的交直流转换芯片计算得到的电流有效值；
电流比较模块，用于比较各频率值下的电流值有效值，得到电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值；
阻感参数计算模块，用于根据所述电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值计算第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值和电感值；
判断模块，用于判断第i档是否等于或高于最高档位，得到判断结果；
结束模块，用于若所述判断结果表示是，则结束测量；
返回模块，用于若所述判断结果表示否，则将i的值加1，并返回步骤“向各档位开关发送第一控制指令”。
可选的，所述阻感参数计算模块包括：
电感计算单元，用于利用公式计算磁体线圈的电感值；
电阻计算单元，用于利用公式计算磁体线圈的电阻值；
其中Li为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电感值，fri为第i个档位开关闭合时的电流最大值所对应的频率值；Ci为第i个档位开关闭合时接入电路的电容的电容值；Ri为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值；Ui为第i个档位开关闭合时H桥电路的输出波形的电压幅值；Imaxi为第i个档位开关闭合时的电流最大幅值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所公开的交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统，利用DSP芯片(即数字信号处理器)作为核心控制器件，对H桥的输出波形进行频率控制和对H桥负载中的电容投切进行控制，能够改善频率控制精度，并通过串联谐振的技术原理提高磁体线圈的阻感参数测量的准确性和线性度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置，其特征在于，包括：数字信号处理器、直流激励源、电流传感器和H桥电路；
所述直流激励源的两端与所述H桥电路的两端连接；
所述H桥电路的负载包括多档电容组和待测磁体线圈；所述多档电容组和所述待测磁体线圈串联连接；所述电流传感器连接在所述待测磁体线圈所在线路上；
所述多档电容组包括多个并联连接的电容，多个所述电容的电容值均不相同；每个所述电容串联连接一个档位开关；
所述电流传感器的输出端通过交直流转换芯片与所述数字信号处理器信号输入端连接；所述H桥电路的四个三极管以及每个所述档位开关均与所述数字信号处理器的控制输出端连接；
所述交直流转换芯片用于将所述电流传感器检测的交流信号转换为电流有效值；
所述数字信号处理器用于通过控制各个档位开关的通断实现电容的投切控制，通过控制各个三极管的通断频率实现对所述H桥电路的输出波形频率的控制，通过对所述交直流转换芯片的输出信号的比较获得谐振电流和谐振频率，并对所述谐振电流和谐振频率进行处理实现对阻感参数的计算。
2.根据权利要求1所述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置，其特征在于，所述H桥电路中的四个三极管分别为第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管；
所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极均连接到所述直流激励源的一端，所述第三三极管的发射极和所述第四三极管的发射极均连接到所述直流激励源的另一端；所述第一三极管的发射极连接到所述负载的一端和所述第三三极管的集电极；所述第二三极管的发射极连接到所述负载的另一端和所述第四三极管的集电极；
所述第一三极管的基极、所述第二三极管的基极、所述第三三极管的基极和所述第四三极管的基极均与所述数字信号处理器的控制输出端连接。
3.根据权利要求2所述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置，其特征在于，每个所述三极管分别并联一个二极管；所述二极管的正极与所述三极管的发射极连接，所述二极管的负极与所述三极管的集电极连接。
4.根据权利要求2所述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置，其特征在于，各所述三极管均为绝缘栅双极型晶体管。
5.一种交流磁体线圈的阻感参数测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1～4中任意一项所述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置；所述阻感参数测量方法包括：
向各档位开关发送第一控制指令，所述第一控制指令用于控制第i个档位开关闭合，并使除第i个档位开关以外的档位开关断开；
向各所述三极管发送第二控制指令，所述第二控制指令用于调整各所述三极管的通断频率，从而使H桥电路的输出波形频率按预设规律变化；
获取在各频率值下的交直流转换芯片计算得到的电流有效值；
比较各频率值下的电流值有效值，得到电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值；
根据所述电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值计算第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值和电感值；
判断第i档是否等于或高于最高档位，得到判断结果；
若所述判断结果表示是，则结束测量；
若所述判断结果表示否，则将i的值加1，并返回步骤“向各档位开关发送第一控制指令”。
6.根据权利要求5所述的一种交流磁体线圈的阻感参数测量方法，其特征在于，所述根据所述电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值计算第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值和电感值，具体包括：
利用公式计算磁体线圈的电感值；
利用公式计算磁体线圈的电阻值；
其中Li为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电感值，fri为第i个档位开关闭合时的电流最大值所对应的频率值；Ci为第i个档位开关闭合时接入电路的电容的电容值；Ri为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值；Ui为第i个档位开关闭合时H桥电路的输出波形的电压幅值；Imaxi为第i个档位开关闭合时的电流最大幅值。
7.根据权利要求5所述的一种交流磁体线圈的阻感参数测量方法，其特征在于，所述H桥电路的输出波形频率的变化范围为从(1-15％)fsi到(1+15％)fsi，其中fsi为第i个档位开关闭合时的预设基准频率。
8.一种交流磁体线圈的阻感参数测量系统，其特征在于，应用于如权利要求1～4中任意一项所述的交流磁体线圈的阻感参数测量装置；所述阻感参数测量系统包括：
档位开关控制模块，用于向各档位开关发送第一控制指令，所述第一控制指令用于控制第i个档位开关闭合，并使除第i个档位开关以外的档位开关断开；
三极管控制模块，用于向各所述三极管发送第二控制指令，所述第二控制指令用于调整各所述三极管的通断频率，从而使H桥电路的输出波形频率按预设规律变化；
电流获取模块，用于获取在各频率值下的交直流转换芯片计算得到的电流有效值；
电流比较模块，用于比较各频率值下的电流值有效值，得到电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值；
阻感参数计算模块，用于根据所述电流最大值和所述电流最大值所对应的频率值计算第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值和电感值；
判断模块，用于判断第i档是否等于或高于最高档位，得到判断结果；
结束模块，用于若所述判断结果表示是，则结束测量；
返回模块，用于若所述判断结果表示否，则将i的值加1，并返回步骤“向各档位开关发送第一控制指令”。
9.根据权利要求8所述的一种交流磁体线圈的阻感参数测量系统，其特征在于，所述阻感参数计算模块包括：
电感计算单元，用于利用公式计算磁体线圈的电感值；
电阻计算单元，用于利用公式计算磁体线圈的电阻值；
其中Li为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电感值，fri为第i个档位开关闭合时的电流最大值所对应的频率值；Ci为第i个档位开关闭合时接入电路的电容的电容值；Ri为第i个档位开关闭合时磁体线圈的电阻值；Ui为第i个档位开关闭合时H桥电路的输出波形的电压幅值；Imaxi为第i个档位开关闭合时的电流最大幅值。
CN201910608917.2A 2019-07-08 2019-07-08 一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统 Pending CN110308335A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910608917.2A CN110308335A (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910608917.2A CN110308335A (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110308335A true CN110308335A (zh) 2019-10-08

Family

ID=68079370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910608917.2A Pending CN110308335A (zh) 2019-07-08 2019-07-08 一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110308335A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111312608A (zh) * 2020-02-25 2020-06-19 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆参数的修调方法
TWI790701B (zh) * 2021-08-03 2023-01-21 博盛半導體股份有限公司 利用場效電晶體電容參數的電磁干擾調整器及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153525A (en) * 1991-06-17 1992-10-06 Minnesota Mining And Manufacturing Company Vehicle detector with series resonant oscillator drive
CN102621397A (zh) * 2012-04-13 2012-08-01 江南大学 一种电感测量仪
CN202870179U (zh) * 2012-10-17 2013-04-10 南京信息工程大学 一种lcr测量仪

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153525A (en) * 1991-06-17 1992-10-06 Minnesota Mining And Manufacturing Company Vehicle detector with series resonant oscillator drive
CN102621397A (zh) * 2012-04-13 2012-08-01 江南大学 一种电感测量仪
CN202870179U (zh) * 2012-10-17 2013-04-10 南京信息工程大学 一种lcr测量仪

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张大为 等: "《电工技术 十三五》", 31 March 2016, 北京航空航天大学出版社 *
李鑫 等: ""扫频式磁共振探测电感测量仪的研制"", 《机械工程与自动化》 *
杨林耀: "《电路基础》", 31 July 2007, 高等教育出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111312608A (zh) * 2020-02-25 2020-06-19 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆参数的修调方法
CN111312608B (zh) * 2020-02-25 2022-09-02 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆参数的修调方法
TWI790701B (zh) * 2021-08-03 2023-01-21 博盛半導體股份有限公司 利用場效電晶體電容參數的電磁干擾調整器及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101382577B (zh) 配电网单相接地故障定位装置
CN102854486B (zh) 现场电压互感器误差主动检定系统及其方法
CN109831035B (zh) 一种基于正交双通道算法的无线充电系统用互感辨识方法
CN107979298B (zh) 一种无线充电系统整流桥负载等效阻抗计算方法
CN102594253B (zh) 三相异步电机的参数离线辨识方法及装置
CN103560597B (zh) 一种高效宽范围功率可调无线电能传输系统及控制方法
CN103545838A (zh) 一种适用于弱电网接入条件下的并网逆变器混合阻尼自适应控制方法
CN108288857B (zh) 一种双谐振型三相有源电力滤波器、控制方法及装置
CN103513136B (zh) 一种变压器传输特性测试装置及方法
CN110308335A (zh) 一种交流磁体线圈的阻感参数测量装置、方法及系统
CN103064049A (zh) 一种基于相位同步的三维标准磁场发生装置
CN107069997B (zh) 一种无线电能传输设备发送端动态调谐装置及调谐方法
CN112688441B (zh) 基于选频补偿网络抗位置偏移的无线电能传输系统
CN111103500B (zh) 一种计及阻尼电阻的谐振接地配电网对地参数测量方法
CN203870168U (zh) 有源电力滤波器中电抗器电感量的测量装置
CN102043139B (zh) 电流互感器校验装置及采用该装置校验电流互感器的方法
CN107947592A (zh) 一种基于路耦合的全桥式开关电源纹波系数预测方法
CN103762884A (zh) 三环并联控制的电性源发射机及控制方法
CN105093162A (zh) 脉冲群干扰条件下电能表计量误差检定方法和装置
CN103941103B (zh) 有源电力滤波器中电抗器电感量的测量装置及方法
Cochran et al. Modeling a 6.78 mhz synchronous wpt rectifier with reduced thd
CN207472983U (zh) 一种基于prbs扰动注入的电网阻抗在线辨识装置
CN103944280B (zh) 一种无线电能传输设备发送端动态调谐装置及其调谐方法
CN109581065A (zh) 基于多频扫描原理的杆塔接地电阻测量系统
Piri et al. Verification of a mutual inductance calculation between two helical coils

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191008