低壓電器檢測用交流恒流源系統設計研究

王顯磊 付建泉

摘要：為保證低壓電器的穩定運用，工作人員需要運用數字處理、電子技術等方式，對低壓電器進行檢測，其中交流恒流源系統能夠滿足檢測要求。基于此，本文提出了設計流程、系統硬件設計、軟件設計、測試功能系統四個方面措施對低壓電器檢測中的交流恒流源系統進行設計，提高檢測效率與質量，保證低壓電力系統的穩定運行。

關鍵詞：低壓電器檢測；交流恒流源；系統設計

隨著科技的發展，電子技術被應用在各個行業務之中，其中低壓電器是電力系統中較為基礎的原件，在運行之前，需要工作人員對其進行檢查。交流恒流源系統是對電器進行測試的核心組件，具有穩定性強、精度高的特點，需要設計人員進行深入研究，保證交流恒流源系統在低電壓檢測中的可行性。

1低壓電器檢測裝備現狀

檢測裝備對于低壓電器的穩定運行具有重要作用，現階段，低壓電器檢測裝備存在以下幾個方面問題：第一，設計理念落后。設計師在低壓電器試驗室在主回路設計上，仍借鑒上世紀七十年代的成熟模式，在系統設計、產品選型、安全因素等各方面，均存在不成熟的現象。第二，設備落后。低壓電器檢測試驗與傳統配電工程相比較為特殊，由于供應商在新產品、新工藝研發方面投入有限，因而試驗室設備普遍存在工藝陳舊、更新換代緩慢等問題。第三，技術落后。在對試驗結果進行數據采集與分析的環節中，國產設備與進口設備在功能性方面的差距較為明顯。而交流恒流源系統在設計上，相比傳統的電機調控式恒流源、功放式恒流源產品在輸出電流精度、波形失真度、響應時間、轉換效率、保護功能方面具有明顯的優勢，設計人員應加以研究，將其利用在低壓電器檢測中。

2如何進行低壓電器檢測中交流恒流源系統設計

2.1設計流程

交流恒流源的工作原理是通過電路控制開關進行高速的道通與截止，將直流電轉化為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓，從而產生所需要的一組或多組電壓。本文將以單片機的數控橫流作為基礎進行分析，交流恒流源系統中主要由控制單元、轉換模塊等幾個方面組成。第一，在設計過程中，設計人員需要運用DSP型處理器作為控制核心，從而使交流恒流源系統能夠對低壓電器進行檢測，并進行自動保護，避免在檢測過程中，破壞交流恒流源系統。第二，設計人員需要將AD采樣處理模塊運用在交流恒流源系統中，實現采集低壓電器中的數據，工作人員可以運用將所采集的數據與修正系數進行對比的方式，判斷在低壓電器中是否存在問題。第三，設計人員需要對通訊顯示檔位模塊進行研究。運用此模塊可以控制人機界面、通訊接口等環節，還可以對低壓電器的異常現象進行處理。設計人員在此過程中需要運用ARM-CortexM3處理器、C語言等設備進行編寫，能夠保證交流恒流源系統的精確性，從而實現通訊、連接后臺等功能。

2.2系統硬件設計

低壓電器檢測用交流恒流源系統設計的硬件設計主要是指，對硬件結構設計中的子功能模塊電路原理的設計。第一，元器件選型。在設計過程中，工作人員需要保證節約成本的同時，保證系統運用的功能多樣性和系統穩定性。第二，電路設計。在完成元件選型后，設計人員需要對各功能模塊電路原理圖進行繪制。其中的主要模塊是人機通信系統的設計，其任務是幫助工作人員讀取低壓電器在運行過程中的信息和數據，需要設計人員保證系統的正常、穩定性。例如，某鐵路低壓電器測試恒流源。其交流恒流源系統可使用相同的模塊，并且有24種模塊可供選擇。適用于N6705B的基礎電源包括：50W、100W和300W；高達100V、高達50A；適用于N6705B的高性能電源包括50W、100W和300W；高達60V、高達20A。每個模塊均包括內置電壓表、安培計、示波器、任意波形發生器和數據記錄器功能。充電機在恒流狀態下運行，調整負載電阻，使直流輸出電壓增加，當輸出電壓超過限壓整定值時，應能自動限制輸出直流電壓的增加；當輸出電壓減小到限制電壓以下時，能自動恢復工作。

2.3軟件設計

在進行軟件設計過程中，設計人員需要運用硬、軟件協同的思想進行設計。第一，選擇控制算法。影響電流監測的因素較多，設計人員需要針對不同的低壓電器以及其實際的使用情況進行設計。一般情況下，設計人員會選用PID的算法進行控制，從而達到節省空間的目的。第二，主程序設計。設計人員在進行主程序的設計過程中需要對寄存器賦予初值，主要運用ADC的初始化，其中包括給基準電路、采樣模式的選擇等內容。另外，設計人員還需要對終端服務子程序進行程序設計。設計人員需要將電路中電流互感器把電流信號轉換成為電壓信號，為中斷服務子程序做準備。第三，在設計過程中，設計人員應運用模塊化的方法，主要按照硬件功能模塊進行設置，保證主控芯片DSP能夠輸出適量的頻率，從而與占空比的脈沖向適應，進而調整輸出電流。

2.4測試功能系統

為檢驗交流恒流源系統檢測低壓電器的可行性，設計人員應設計測試系統，在測試過程中，設計人員需要保證交流恒流源系統能夠保證輸出電流是恒定的，輸出波形為純正弦波，可作為檢測過流實驗儀器可帶阻性、感性、容性負載，結構簡單，運行可靠，維修方便，并可實現大電流，多量程，多規格的設計，電流源技術指標可滿足國家標準，適用于低電阻負載的場所，特別是日用電器的檢測和試驗。例如，山東航宇吉力電子有限公司生產的交流恒流源，適用于低壓電器生產制造企業、電器檢測機構、電器科研單位、高校實訓基地以及塑殼斷路器延時特性測試與校驗設備、塑殼斷路器瞬動特性測試與校驗設備、小型斷路器瞬動特性測試與校驗設備、精益生產檢測線。具有穩流精度高，0.5%級別。保證輸出電流恒定，響應速度快的特點，能夠滿足各種測試要求，可進行不同電流等級的自動化測試。

3結語

綜上所述，交流恒流源系統對于低壓電器的檢測具有重要作用，技術人員應提高自身能力水平，對系統的軟件、硬件進行詳細的設計，在設計過程中，考慮系統的負載問題，并根據自身經驗、國內外先進的技術以及實際情況確定系統設計流程，保證交流恒流源系統的可行性。

參考文獻：

[1]張歡.低壓電器自動檢測系統的設計分析[J].現代制造技術與裝備，2018（12）.

[2]龔階.低壓電器設備絕緣檢測與分析[J].技術與市場，2017（12）.

（作者單位：山東省產品質量檢驗研究院）