饱和电抗器特性单片机测试仪研究

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摘要:介绍一种研究可控饱和电抗器输出特性的单片机测试仪,用于检测并处理可控饱和电抗器中的感应线
: E! [0 c8 @' ~. J0 W圈电压波形的平均值、有效值。当交流激励直接让饱和电感处于饱和状态时,研究感应线圈电压与直流偏磁
3 L% R" ?  |: U: B( A/ r1 n; |/ ^磁势之间的关系曲线,并绘制它的开环输出特性。

- I- ~. x% ~- e6 l关键词:饱和电抗器;输出特性;单片机;测试仪

1、前言
饱和电感是一种磁滞回线矩形比高,起始磁
( _1 `- }4 K$ L' n导率高,矫顽力小,具有明显磁饱和点的电感。饱和
电感可分为自饱和和可控饱和二类。自饱和电感其
电感量随通过的电流大小可变。若铁心磁特性是理
' ~* s" S- `! H! `2 f想的(例如呈矩形),则饱和电感工作时,类似于一
6 Q2 ?, L9 C) S, N* a1 _! `: P4 f个“开关”,即绕组中的电流小时,铁心不饱和,绕组
电感很大，相当于“开路”。绕组中电流大时,铁心饱
和,绕组电感小,相当于开关“短路”。可控饱和电感
又称可控饱和电抗器,其基本原理是,带铁心的交.
流线圈在直流激磁作用下,由于交直流同时激磁，
使铁心状态一-周期内按局部磁回线变化,因此,改
# q# ]6 i  j% q1 T变了铁心等效磁导率和线圈电感。
5 p9 K- t+ X( M1 z由于其独特的物理特性,使之在高频开关电源
/ G" p( X' c. i7 v3 V* _) X的开关噪声抑制、大电流输出辅路稳压、移相全桥
+ Q! \; |; v/ J# J( Z1 T+ E9 X变换器、谐振变换器及逆变电源等方面得到了日益
广泛的应用。
最简单的饱和电抗器，由直流控制绕组(匝数
+ T9 ?) u4 V7 K3 M为Wl)、交流激励绕组(匝数为Ws)和环形铁芯(磁
6 ~* d( t# ~  S路截面积为S)组成。为了检测方便,在饱和电抗器
上绕制了一个检测绕组,将检测绕组获得的感应电
势送到单片机测试仪进行后续数据处理并最终显
示结果。
5 `3 @, @" v3 {+ O- Q3 Y
. F" H! b" M5 N# Y: N2、装置的硬件实现及其工作原理
单片机及其硬件实现框图如图1所示。硬件电
路的工作原理为:8038波形产生电路产生同频率
的正弦波和方波(频率为fo),正弦波通过功率放
' c- [9 N. j% ^9 G% Y; {大电路驱动激励线圈,作为激励电压源.方波- -路
直接接到单片机的P1口,用于检测跳沿并决定采
" s! ]9 X6 H4 L/ a0 j2 b样的起始点。另一路接到倍频电路,产生频率fc=
; K4 w( }9 \3 U( P% }! qNf。的方波,用于产生等间隔采样所需要的脉冲。
倍频电路的输出直接接到MCS51系列中的89C52
单片机的INT0,单片机在脉冲的下降沿产生中断
$ X! C5 e" c  I1 h并响应中断处理程序,等间隔采样采用中断处理方
6 F4 d. A! D; T. e" n$ C+ e式。
2.1波形产生电路


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饱和电感分为自饱和和可控饱和