路因過載而 損壞。
[0041] 第二驅(qū)動電路一采用開關(guān)三極管實現(xiàn)開關(guān)量控制，控制"固態(tài)繼電器"的開通或關(guān) 斷。
[0042] 信號放大精密整流電路一電壓型電流互感器的輸出為電壓信號，但電壓值較低， 為了保證精度，需要對該電壓信號進(jìn)行放大處理。采用精密整流電路，將經(jīng)過放大后的交流 電壓信號進(jìn)行整流，再送入單片機系統(tǒng)的AD轉(zhuǎn)換器輸入端（ADCl)，單片機系統(tǒng)經(jīng)過采樣和 數(shù)據(jù)處理，計算出工頻電流的有效值。
[0043] 真有效值轉(zhuǎn)換電路一"霍爾傳感器"直接傳遞IkHz的中頻電流信號，這個中頻電 流的占空比S根據(jù)IkHz中頻設(shè)置的校準(zhǔn)電流的不同而變化，方波的前后沿帶有部分尖峰， 單片機系統(tǒng)直接采樣有難度，且占用單片機系統(tǒng)的資源較多。采用真有效值轉(zhuǎn)換電路將方 波電流信號轉(zhuǎn)換為成比例的直流電壓信號再給單片機系統(tǒng)的AD轉(zhuǎn)換器輸入端（ADC2)，單 片機系統(tǒng)經(jīng)過采樣和數(shù)據(jù)處理，計算出IkHz中頻電流的有效值。
[0044] 變壓器隔離電路一脈沖變壓器，用于驅(qū)動方波發(fā)生器的開關(guān)元件（IGBT)，兩個繞 組在電氣上隔離。輸入繞組分別接在+12V和晶體管的集電極，輸出繞組通過電阻分別接在 開關(guān)元件（IGBT)的控制端（G)和發(fā)射集端（E)。
[0045] 晶體管一中功率開關(guān)三極管，通過基極電阻與單片機系統(tǒng)1/05相連，單片機系統(tǒng) 方波信號通過晶體管放大，驅(qū)動變壓器隔離，通過隔離變壓器隔離，再驅(qū)動方波發(fā)生器的開 關(guān)元件（IGBT)。
[0046] 邏輯電平轉(zhuǎn)換電路一單片機系統(tǒng)的工作電源是+3. 3V，顯示、指示燈、驅(qū)動電路等 等外圍電路采用TTL電路芯片，TTL芯片的工作電壓是+5V，需要對不同的工作電壓進(jìn)行邏 輯電平轉(zhuǎn)換，它與單片機系統(tǒng)的I/O 口相連（1/01)。本裝置采用ULN20XX系列常用芯片進(jìn) 行邏輯電平轉(zhuǎn)換。
[0047] 顯示屏一是標(biāo)準(zhǔn)的部件液晶屏，用于顯示參數(shù)設(shè)置和校準(zhǔn)結(jié)果，它與單片機系統(tǒng) 的 I/O 口相連（1/02)。
[0048] 控制面板一用于校準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置和功能設(shè)置，它與單片機系統(tǒng)的I/O 口相連（1/ 03) 〇
[0049] 繼電器驅(qū)動電路一主要由達(dá)林頓驅(qū)動模塊和限流電阻構(gòu)成，它與單片機系統(tǒng)的1/ 〇 口相連（1/04)。達(dá)林頓驅(qū)動模塊由多只達(dá)林頓晶體管組成，單片機系統(tǒng)的1/04 口輸出不 同的編碼，驅(qū)動達(dá)林頓驅(qū)動模塊中相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通，使通過限流電阻連接在+12V和不同 達(dá)林頓晶體管集電極的繼電器得電閉合，達(dá)到選擇不同校準(zhǔn)電流和量程的目的。
[0050] 單片機系統(tǒng)一是一個典型的單片機最小系統(tǒng)，單片機選用的型號為 STM32F103ZET6,是ARM Cortex-M3內(nèi)核，應(yīng)用也非常典型。主要實現(xiàn)功能設(shè)置、邏輯控制 輸出、電壓調(diào)節(jié)參數(shù)輸出、校準(zhǔn)電流開關(guān)控制和定時、IkHz方波產(chǎn)生和占空比控制、工頻和 IkHz中頻電流采集和處理、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果輸出等功能。
[0051 ] 繼電器切換電路一用于切換"工頻交流"、"工頻直流"、" IkHz中頻"三種不同的校 準(zhǔn)電流和切換校準(zhǔn)線圈的抽頭。從設(shè)計的邏輯上保證繼電器的閉合與斷開都是在無電流狀 態(tài)下進(jìn)行，所以對繼電器要求不高。
[0052] 校準(zhǔn)線圈一這個部分是本裝置最核心的部分，也是實現(xiàn)采用10安培級小電流輸 入，完成10千安培級電流校準(zhǔn)的關(guān)鍵，下面進(jìn)行詳細(xì)闡述：
[0053] 對大電流測試裝置（或稱大電流測試儀）或其線圈（羅氏線圈）一般是采用相同 安匝數(shù)的方法進(jìn)行校準(zhǔn)。安匝數(shù)就是流過線圈的電流（A)與線圈的匝數(shù)（N)的乘積。目前 的標(biāo)準(zhǔn)要求最大校準(zhǔn)電流超過25kA，就必須保證被校準(zhǔn)儀器的線圈的包絡(luò)面內(nèi)的安匝數(shù)超 過 25000。
[0054] 難點在于線圈的設(shè)計，要減輕重量、減小體積，首先要取消現(xiàn)有方法中的升流器或 焊接變壓器，將輸入到線圈的電流從千安培級別降到10安培級，線圈的電流直接從普通的 220V電源獲取。其次要考慮線圈必須適用于中頻電流，并保證線性度。具體如下：
[0055] 設(shè)計要求：1).輸入電壓220V，輸入電流不大于16安培；2).安匝數(shù)大于25000 ; 3).適用于IkHz的中頻，并保證線性度；4).為了適用于被校準(zhǔn)儀器的檢流線圈穿過并閉 環(huán)，線圈的內(nèi)空尺寸不小于45mmX45mm，長度不大于120mm ;5).線圈在正常使用中的溫度 升高值不得大于125K。
[0056] 設(shè)計方案和難點：1).為了得到高的頻率響應(yīng)和好的線性度，采用空芯線圈，并有 較優(yōu)的長徑比。2).線圈的內(nèi)阻Rg和感抗ZL共同組成阻抗Z，空芯線圈阻抗Z與匝數(shù)N的 平方、內(nèi)空尺寸和外形尺寸成正比，與線圈長度、導(dǎo)線的線徑成反比，型圈的外形尺寸又與 導(dǎo)線的線徑成正比。3).線圈匝數(shù)太多，阻抗Z很大，220V狀態(tài)下的電流很小，不能滿足安 匝數(shù)要求；線圈匝數(shù)太少，阻抗Z減小，220V狀態(tài)下的電流增大，超過16安培，還因匝數(shù)太 少，安匝數(shù)也不達(dá)要求。
[0057] 解決方案：建立安匝數(shù)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)線圈內(nèi)空尺寸為aXb、匝數(shù)為N、線圈長度 為L、導(dǎo)線直徑為0，外形尺寸又a、b、L和0決定，則安匝數(shù)的函數(shù)可為：f (a、b、N、L、0 )。 通過計算機仿真計算，發(fā)現(xiàn)線圈的安匝數(shù)只能在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)較大的值，N太大或太小都 不能滿足要求。再通過實驗驗證，采用線圈抽頭，以滿足線性度、頻響和量程的要求，最終確 定線圈匝數(shù)的取值范圍在100匝至5000匝之間，并進(jìn)行抽頭。
[0058] 為了滿足中頻的要求，在中頻情況下，采用比工頻少的匝數(shù)（抽頭引出），減小時 間常數(shù)，提高電流上升率。
[0059] 本實用新型所述大電流測試設(shè)備的校準(zhǔn)裝置的工作原理如下：
[0060] 單片機系統(tǒng)根據(jù)控制面板設(shè)定的參數(shù)，通過D/A端口向第一驅(qū)動電路輸出控制電 壓，第一驅(qū)動電路根據(jù)單片機給出電壓的大小成比例地給出調(diào)節(jié)電壓，使固態(tài)調(diào)壓器的輸 出得到一個預(yù)設(shè)的電壓。單片機收到控制面板按鈕的"校準(zhǔn)"開始的信號后，立即向"保護(hù) 電路"輸出一個啟動信號，若"保護(hù)電路"在非保護(hù)期內(nèi)，將立即將啟動信號傳遞給"第二驅(qū) 動電路"，"第二驅(qū)動電路"輸出高電壓，使固態(tài)繼電器開通，若"保護(hù)電路"還在保護(hù)期內(nèi)，控 制面板上會有黃色指示燈顯示，并封鎖啟動信號，"固態(tài)繼電器"不開通。本裝置根據(jù)控制 面板對"工頻AC"、"工頻DC"、" IkHz中頻"及校準(zhǔn)設(shè)置的電流的大小的選擇，單片機系統(tǒng)1/ 04向"繼電器驅(qū)動電路"輸出不同的編碼，使"繼電器切換電路"吸合相應(yīng)的繼電器。裝置 的"整流橋"是在選擇"工頻DC"校準(zhǔn)時，通過繼電器切換后，向校準(zhǔn)用專用線圈輸出工頻整 流后的脈動電流。裝置的"方波發(fā)生器"是在選擇"1kHz中頻"校準(zhǔn)時，通過繼電器切換后， 向校準(zhǔn)用專用線圈輸出IkHz中頻電流。單片機系統(tǒng)在采樣到電流后同時開始計時，時間達(dá) 到校準(zhǔn)設(shè)置的時間時，單片機系統(tǒng)向"保護(hù)電路"輸出低電平，切斷"固態(tài)繼電器"。單片機 進(jìn)行電流數(shù)據(jù)處理，并計算實際通電時間，最后顯示校準(zhǔn)結(jié)果。
[0061] 本實用新型所述大電流測試設(shè)備的校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)方法如下：
[0062] -、采用帶抽頭的100匝至5000匝空芯線圈作為校準(zhǔn)線圈，將被校儀器的被校線 圈穿過校準(zhǔn)線圈，抽頭是為了得到更寬的量程和減小IKHz中頻校準(zhǔn)時的電感量。
[0063] 二、通過控制面板上的校準(zhǔn)量的選擇，可以分別校準(zhǔn)工頻交流、工頻直流（脈動直 流）和IkHz中頻的電流有效值和通電時間，校準(zhǔn)結(jié)果自動鎖存。
[0064] 三、校準(zhǔn)范圍：1、電流：0· 5kA~30kA
[0065] 2、時間：IOOms ~2000ms
[0066] 四、校準(zhǔn)原理：1、設(shè)校準(zhǔn)線圈的匝數(shù)為N(匝），校準(zhǔn)線圈每檔的匝數(shù)可分別確定， 且不變化，也不會發(fā)生漂移和不穩(wěn)