CN201796057U

CN201796057U - 基于虚拟仪器技术的电流发生装置

Info

Publication number: CN201796057U
Application number: CN2010202912926U
Authority: CN
Inventors: 杨云飞; 徐惠钢; 谢启; 戴梅; 徐伟
Original assignee: Changshu Institute of Technology
Current assignee: Changshu Institute of Technology
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-08-12

Abstract

一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，属于虚拟仪器技术领域。包括内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机、控制切换电路、电流发生器电路和电流测量电路，所述的内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机与控制切换电路和电流测量电路连接，电流发生器电路与控制切换电路和电流测量电路连接。本实用新型由于采用上述的技术方案，电流调节时采用粗、细调压器组相互配合的调节方式，可以大大提高电流调节精度；采用两级多抽头自耦变压器可实现多档位的电流输出，可大大增加电流的调接范围；整个电流调节过程在计算机闭环控制下自动进行，抗干扰能力强，不需要人为参与，可以实现对输出电流的高精度恒流控制。

Description

基于虚拟仪器技术的电流发生装置

技术领域

本实用新型涉及虚拟仪器技术领域，具体讲是一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，可用作智能型低压电器的测试源装置。

背景技术

近年来，随着微电子技术、计算机网络和数字通信技术、现场总线技术和人工智能技术等大量的新技术被运用到低压电器产品中，使得低压电器产品向性能高、功能多、精度高、可靠性高、自动化程度高的智能型低压电器方向发展。智能型低压电器都要对各项性能进行出厂检验，合格后方可出厂。在智能型低压电器的过载保护、断相保护和接地保护等多种保护功能检验时要求检测装置能够提供高精度的电流测试信号。目前已有的大电流发生装置，如2004年12月13日申请的专利号为200420114077.3，名称为“大电流发生器”和1992年3月30日申请的专利号为92205768.0，名称为“便携式可调大电流发生器”，都没有采用粗、细调相互配合的调节方式，难于产生高精度的大电流。此外，在智能型低压电器检验时，电流发生器输出电流一般都采用电动方式进行调节，如果不采用闭环控制的话难于实现对电流进行高精度恒流控制，那么将直接影响智能型低压电器性能检验的准确性和可靠性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种输出电流精度高、电流调节范围大、抗干扰能力强的基于虚拟仪器技术的电流发生装置。

一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，包括内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机、控制切换电路、电流发生器电路和电流测量电路，所述的内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机与控制切换电路和电流测量电路连接，电流发生器电路与控制切换电路和电流测量电路连接。

本实用新型所述的电流发生器电路由接触器KM1-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25、断路器QF1、粗调调压器TDA、细调调压器TDWA、变压器BTDWA、自耦变压器B1a、B2a和大电流变压器B3a、B4a组成，断路器QF1的La、N相一触头分别接La、N相的一端，断路器QF1的La相另一触头与接触器KM1的一端连接，接触器KM1的另一端与粗调调压器TDA的一端和细调调压器TDWA的一端连接，粗相调压器TDA的调节端与变压器BTDWA初级线圈的一端连接，变压器BTDWA初级线圈的另一端与自耦变压器B1a的一端连接，变压器BTDWA次级线圈的一端与细调调压器TDWA的调节端连接，变压器BTDWA次级线圈的另一端与细调调压器TDWA的固定抽头连接，粗调调压器TDA、细调调压器TDWA、自耦变压器B1a的另一端与断路器QF1的N相另一触头连接，自耦变压器B1a的220V、150V、100V、50V、25V、12.5V端分别与接触器KM2、KM3、KM4、KM5、、KM6、KM7的一端连接，接触器KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7的另一端与自耦变压器B2a的一端连接，自耦变压器B2a的220V、180V、50V、28.75V、27.5V、25V、22.5V端分别与接触器KM8、KM9、KM10、KM11、KM12、KM13、KM14的一端连接，接触器KM8、KM9、KM10、KM11、KM12、KM13、KM14的的另一端与接触器KM25的一端连接，接触器KM25的另一端与大电流变压器B3a、B4a初级线圈的一端连接，自耦变压器B1a、B2a的输出端与大电流变压器B3a、B4a初级线圈的另一端连接，大电流变压器B3a次级线圈的一端与接触器KM16的一端连接，大电流变压器B4a次级线圈的一端与接触器KM19、KM22的一端连接，大电流变压器B3a、B4a次级线圈的另一端接导线N1，接触器KM16、KM19、KM22的另一端接导线A。

本实用新型所述的控制切换电路由中间继电器ZJ1-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZZJ22、ZJ25、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43、接触器KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25和达林顿管阵列U1、U2、U3组成，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ25的一端连接的导线La2与电流发生器电路中接触器KM1的另一端连接，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ25的另一端分别与接触器KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25线圈的一端连接，接触器KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25线圈的另一端与导线N1连接，接线端DO0-DO7分别与达林顿管阵列U1的1-8脚连接，接线端DO8-DO15分别与达林顿管阵列U2的1-8脚连接，接线端DO16-DO20分别与达林顿管阵列U3的1-5脚连接，达林顿管阵列U1的18-11脚分别与中间继电器ZJ2-ZJ9线圈的一端连接，达林顿管阵列U2的18-11脚分别与中间继电器ZJ10-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22线圈的一端连接，达林顿管阵列U3的18-14脚分别与中间继电器ZJ25、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43线圈的一端连接，中间继电器ZJ25线圈的另一端与中间继电器ZJ1的一端连接，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43线圈的另一端、中间继电器ZJ1的另一端和达林顿管阵列U1-U3的10脚接直流电源+12V，达林顿管阵列U1-U3的9脚共同接地，接线端DO0-DO20与内置计算机的数据采集卡连接。

本实用新型所述的电流测量电路由电流互感器LHa、接触器KM16、KM19、KM22和高精度电流传感器WB组成，电流发生器电路中的导线A、N1穿过电流互感器LHa，电流互感器LHa的Ih、Im、I1端分别与接触器KM16、KM19、KM22的一端连接，接触器KM16、KM19、KM22的另一端与高精度电流传感器WB的一端连接，电流互感器LHa的Io端与高精度电流传感器WB的另一端连接，高精度电流传感器WB的IA和N端接至内置计算机的数据采集卡。

本实用新型由于采用上述的技术方案，电流调节时采用粗、细调压器组相互配合的调节方式，可以大大提高电流调节精度；采用两级多抽头自耦变压器可实现多档位的电流输出，可大大增加电流的调接范围；整个电流调节过程在计算机闭环控制下自动进行，抗干扰能力强，不需要人为参与，可以实现对输出电流的高精度恒流控制。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电流发生器电路原理图。

图3为本实用新型的控制切换电路原理图。

图4为本实用新型的电流测量电路原理图。

图5为本实用新型的粗调调压器接线端连接图。

图6为本实用新型的细调调压器接线端连接图。

具体实施方式

参见图1，一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，可作为智能型低压电器的测试源装置，它由内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机、控制切换电路、三相电流发生器电路和电流测量电路组成，所述内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机与控制切换电路和电流测量电路连接，三相电流发生器电路与控制切换电路和电流测量电路连接。

所述计算机安装有数据采集卡和虚拟仪器软件平台。

所述虚拟仪器软件平台为NI公司生产的LABVIEW7.0图形化编程软件***。

所述数据采集卡为NI公司生产的PCI-6509多功能数据采集卡。该卡直接内置于所述计算机主机箱的PCI插槽内，由主机箱内的电源供电。

所述计算机为工业控制计算机。

参见图2，电流发生器电路。电流调节过程中，首先启动粗调调压器对电流进行调节，当检测到测试电流在上述精度范围内时，启动细调调压器组对电流进行精确调节。自耦变压器用于扩展电流的调节范围。当被测试产品要求的测试电流比较大时，自耦变压器的输出电压档位比较大，以便产生大的测试电流。由于被测产品的部分测试项目大电流需要采用直接加入的方式，大电流电流源***加入了大电流变压器。测试电流首先在1.0倍电流值下进行精确调节，然后通过接触器组进行切换到8.0倍等规定的电流倍数，直接使被测试产品加入测试电流进行测试。另一方面，结合低电压大电流变压器，通过这种方式也可避免因电流调节比较缓慢，对大电流***所要求的功率比较大的缺点，节省了投资，提高了效率。导线A、N1接至被测产品。

参见图3，控制切换电路原理图。在导线La2与各中间继电器一端间接熔断器1RD2，接线端DO0-DO20接至计算机上的数据采集卡PCI-6509对应的数字量输出通道的0-20端，U1-U3为ULN2803NPN达林顿管阵列。

参见图4，电流测量电路原理图。电流互感器LHa分为高(Ih)、中(Im)、低(Il)三档。

参见图5，粗调调压器接线端连接图。电流发生器电路中粗调调压器TDA的调节端的接线端TDA的端点2与中间继电器ZJ42、ZJ43常开触头的一端连接，中间继电器ZJ42、ZJ43常开触头的另一端分别与中间继电器ZJ43、ZJ42常闭触头的一端连接，接线端TDA的端点6与中间继电器ZJ42常闭触头的另一端连接，接线端TDA的端点7与中间继电器ZJ43常闭触头的另一端连接，通过中间继电器ZJ42、ZJ43使电流发生器电路和控制切换电路连接。

参见图6，细调调压器接线端连接图。电流发生器电路中细调调压器TDWA的调节端的接线端TDWA的端点6与中间继电器ZJ36、ZJ37常开触头的一端连接，中间继电器ZJ36、ZJ37常开触头的另一端分别与中间继电器ZJ37、ZJ36常闭触头的一端连接，接线端TDWA的端点10与中间继电器ZJ36常闭触头的另一端连接，接线端TDWA的端点10与中间继电器ZJ37常闭触头的另一端连接，通过中间继电器ZJ36、ZJ37使电流发生器电路和控制切换电路连接。

为了避免电流切入时产生较大的冲击，在调节电流的第一步要使粗调调压器调到下限位，即使其输出电压为0，之后调节细调调压器至中间为止。然后根据智能型低压电器性能检验要求设定所需调节的电流值，接下来就正式开始调节电流，首先通过在虚拟仪器软件平台编写的程序控制粗调调压器进行调节，直至实际输出电流值在设定值的±5％误差范围内，至此粗调已经结束，下面进入细调环节。细调时也是通过编程控制细调调压器进行调节，直至实际输出电流值在设定值的±0.5％误差范围内为止，至此电流调节结束，已经得到满足测试精度要求的电流。整个电流调节过程都是由计算机以闭环方式控制粗、细调电动调压器自动完成的，无需人为干预。实际输出电流的测量由电流互感器配合高精度电流传感器实现。

Claims

1.一种基于虚拟仪器技术的电流发生装置，其特征在于包括内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机、控制切换电路、电流发生器电路和电流测量电路，所述的内置有数据采集卡和虚拟仪器软件平台的计算机与控制切换电路和电流测量电路连接，电流发生器电路与控制切换电路和电流测量电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器技术的电流发生装置，其特征在于所述的电流发生器电路由接触器KM1-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25、断路器QF1、粗调调压器TDA、细调调压器TDWA、变压器BTDWA、自耦变压器B1a、B2a和大电流变压器B3a、B4a组成，断路器QF1的La、N相一触头分别接La、N相的一端，断路器QF1的La相另一触头与接触器KM1的一端连接，接触器KM1的另一端与粗调调压器TDA的一端和细调调压器TDWA的一端连接，粗相调压器TDA的调节端与变压器BTDWA初级线圈的一端连接，变压器BTDWA初级线圈的另一端与自耦变压器B1a的一端连接，变压器BTDWA次级线圈的一端与细调调压器TDWA的调节端连接，变压器BTDWA次级线圈的另一端与细调调压器TDWA的固定抽头连接，粗调调压器TDA、细调调压器TDWA、自耦变压器B1a的另一端与断路器QF1的N相另一触头连接，自耦变压器B1a的220V、150V、100V、50V、25V、12.5V端分别与接触器KM2、KM3、KM4、KM5、、KM6、KM7的一端连接，接触器KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7的另一端与自耦变压器B2a的一端连接，自耦变压器B2a的220V、180V、50V、28.75V、27.5V、25V、22.5V端分别与接触器KM8、KM9、KM10、KM11、KM12、KM13、KM14的一端连接，接触器KM8、KM9、KM10、KM11、KM12、KM13、KM14的的另一端与接触器KM25的一端连接，接触器KM25的另一端与大电流变压器B3a、B4a初级线圈的一端连接，自耦变压器B1a、B2a的输出端与大电流变压器B3a、B4a初级线圈的另一端连接，大电流变压器B3a次级线圈的一端与接触器KM16的一端连接，大电流变压器B4a次级线圈的一端与接触器KM19、KM22的一端连接，大电流变压器B3a、B4a次级线圈的另一端接导线N1，接触器KM16、KM19、KM22的另一端接导线A。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器技术的电流发生装置，其特征在于所述的控制切换电路由中间继电器ZJ1-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZZJ22、ZJ25、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43、接触器KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25和达林顿管阵列U1、U2、U3组成，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ25的一端连接的导线La2与电流发生器电路中接触器KM1的另一端连接，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ25的另一端分别与接触器KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25线圈的一端连接，接触器KM2-KM14、KM16、KM19、KM22、KM25线圈的另一端与导线N1连接，接线端DO0-DO7分别与达林顿管阵列U1的1-8脚连接，接线端DO8-DO15分别与达林顿管阵列U2的1-8脚连接，接线端DO16-DO20分别与达林顿管阵列U3的1-5脚连接，达林顿管阵列U1的18-11脚分别与中间继电器ZJ2-ZJ9线圈的一端连接，达林顿管阵列U2的18-11脚分别与中间继电器ZJ10-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22线圈的一端连接，达林顿管阵列U3的18-14脚分别与中间继电器ZJ25、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43线圈的一端连接，中间继电器ZJ25线圈的另一端与中间继电器ZJ1的一端连接，中间继电器ZJ2-ZJ14、ZJ16、ZJ19、ZJ22、ZJ36、ZJ37、ZJ42、ZJ43线圈的另一端、中间继电器ZJ1的另一端和达林顿管阵列U1-U3的10脚接直流电源+12V，达林顿管阵列U1-U3的9脚共同接地，接线端DO0-DO20与内置计算机的数据采集卡连接。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器技术的电流发生装置，其特征在于所述的电流测量电路由电流互感器LHa、接触器KM16、KM19、KM22和高精度电流传感器WB组成，电流发生器电路中的导线A、N1穿过电流互感器LHa，电流互感器LHa的Ih、Im、I1端分别与接触器KM16、KM19、KM22的一端连接，接触器KM16、KM19、KM22的另一端与高精度电流传感器WB的一端连接，电流互感器LHa的Io端与高精度电流传感器WB的另一端连接，高精度电流传感器WB的IA和N端接至内置计算机的数据采集卡。