基于FPGAMCU全光纤电流互感器解调系统的设计.pdf

《基于FPGAMCU全光纤电流互感器解调系统的设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于FPGA／MCU全光纤电流互感器解调系统的设计汪刚，姬忠校，吉世涛，安学斌(航天第十六研究所，陕西西安710100)DesignandImplementationofAll——fiberOpticalCurrentTransformerDemodulationSystemBasedonFPGA／MCUWANGGang，J1Zhongxiao，JIShitao，ANXuebin(InstituteNo．16ofChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation，Xi’an

2、710100，China)摘要：阐述了反射式全光纤电流互感器的工作0引言原理，分析了互感器解调系统输出信号的特性，由此设计了全光纤电流互感器的解调系统方案，给出近年来，随着智能电网的发展，尤其是高压、特高了一种FPGA+MCU的实现方法，研制了全光纤压电网的建设，以及轻型直流输电技术的要求，传统的电流互感器的解调系统，并进行了测试验证。测试电磁感应式电流互感器已无法满足电网的建设要求。结果表明，解调系统能够对全光纤电流互感器交流传统互感器缺点主要表现在绝缘结构复杂、体积大、存及直流电流信号进行解析，说明解调系统满

3、足全光在磁饱和、电流测量的线性范围小、高频响应特性差、纤电流互感器的功能要求。易受电磁干扰和无法测量直流等n]。针对传统互感器关键词：全光纤电流互感器；解调系统；的缺点，全光纤电流互感器(FOCT)因其动态范围大FPGA／MCU(可以精确测量i~200kA)、测量精度高、频率响应范中图分类号：TM452围宽、敏感环制作柔性强、适用面广、无磁饱和、安全性文献标识码：A高、绝缘简单和可以精确测量直流等优点，成为互感器文章编号：1001—2257(2015)06—0058—03发展的主流方向。在此，依据特高压全光纤电流

4、互感Abstract：Theworkingprinciplesofthereflection器应用需求，给出了一种FPGA／MCU的实现方法。ofanAIl—fiberopticalcurrenttransformer(FOCT)weredescribed，thecharacteristicsoftransformerout—1全光纤电流互感器原理putsignaldemodulationsystemwereanalyzed，andon1．1法拉第效应thisbasis，anall—fiberopticalcur

5、renttransformerde—法拉第效应是利用光纤测量电流的基本原理。modulationsystemweredesigned．Furthermorean由法拉第效应可知，线偏光振动平面的偏转角，与FPGA+MCUimplementingmethodwasprovidedand磁场强度及光和磁场相互作用的距离成正比，即ademodulationsystemfortheall—fiberopticalcurrenttransformerwasdeveloped．Testresultsshowedthat6}F

6、=』H·dl(1)thedemodulationsystemcouldparsetheall—fiberop—V。为透明介质的磁光旋转，也称维而德(Ver—ticalcurrenttransformerACandIX；signaldemodula—det)常数，由介质和光波的波长决定，表征介质的磁tion．Therefore，theverificationsystemcanmeetthe光特性，它与磁光材料的种类、入射光波长和环境requirementsforapplicationinall——fiberopti

7、calcur—·温度有关，是材料、温度和波长的函数；OF为偏振面renttransformers．旋转的角度；z为光通过的路径；H为被测电流在dzKeywords：all—fiberopticalcurrenttrans-处产生的磁场。former；demodulationsystem；FPFA／MCU1．2安培定律由安培定律可知，电流与该电流磁场的一圈环收稿日期：2015—01—22路积分的关系为：·58·《机械与电子》2O15(6)FPGA／MCUtIH．d∑百—Nf(2)右旋变左旋)，再次通过传感光纤，并再

8、次和电流产生的磁场相互作用，使产生的相位变化加倍。然后N为导线的根数；j为每根导线所通过的电流经过／4波片被转换成两柬线偏振光，不过这两束强度。假设只有一根导线，对于环绕N圈光纤的闭线偏振光与进入的两束线偏振光主轴互换，再次经合光路，法拉第效应可表示为：过延迟线后进入调制器，通过闭环调制补偿在线圈}r中累积的相位差，然后两束线偏振光在起偏器位置OF—Vo．l6H·一V。H