全光纖電流互感器信號處理技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代電力工業(yè)在不斷的飛速發(fā)展,對電流監(jiān)測設(shè)備的要求也越來越高。傳統(tǒng)的電磁式電流互感器暴露出的一些缺點使其不能滿足高電壓和大電流環(huán)境的應(yīng)用需求。全光纖電流互感器(AFOCT: All Fiber Optical Current Transducer)具有體積小、重量輕、安全性高、測量精度高等優(yōu)點,從上世紀(jì)六十年代發(fā)展至今已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。
　　本文主要對全光纖電流互感器的信號處理技術(shù)進(jìn)行了研究。根據(jù)AFOCT信號檢測方式的不同對

2、信號處理技術(shù)分為兩類:偏振檢測型信號處理技術(shù)和干涉檢測型信號處理技術(shù)。在干涉檢測型信號處理技術(shù)的基礎(chǔ)上確立了反射式AFOCT的結(jié)構(gòu)。
　　本文對全光纖電流互感器的理論基礎(chǔ)法拉第效應(yīng)和描述偏振光的數(shù)學(xué)工具瓊斯矩陣進(jìn)行了分析介紹。分析了反射式AFOCT的結(jié)構(gòu)和接收信號的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。在此基礎(chǔ)上提出了一次諧波法和諧波相除法的信號處理思想,經(jīng)過對比分析確立了諧波相除法為本文的研究對象。
　　本文詳細(xì)的討論了基于諧波相除法的反射式 A

3、FOCT信號處理技術(shù)的信號發(fā)送端和接收處理端的設(shè)計與實現(xiàn)。發(fā)送端主要包括光信號的產(chǎn)生和調(diào)制、相位調(diào)制器工作點的設(shè)置、調(diào)制信號和解調(diào)本振信號的生成。具體分析了激光器的控制方法,激光器驅(qū)動電路設(shè)計和TEC溫控電路的設(shè)計?；谙到y(tǒng)靈敏度最大準(zhǔn)則的相位調(diào)制器工作點設(shè)置?；贔PGA的DDS技術(shù)的相位調(diào)制信號和解調(diào)本振信號的產(chǎn)生。接收端主要包括光信號的接收和放大、相干解調(diào)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、諧波相除法的FPGA實現(xiàn)和輸出接口的設(shè)計。分析了光電轉(zhuǎn)換和信號放

4、大電路的設(shè)計以及解調(diào)端的8階有源低通濾波器的設(shè)計。FPGA可以實現(xiàn)高精度和高速的計算,用以實現(xiàn)諧波相除算法,FPGA計算不損失精度是系統(tǒng)高精度測量的有效保證。根據(jù)合并單元對輸入信號的要求設(shè)計了系統(tǒng)的輸出接口。
　　本文完成了反射式 AFOCT信號處理技術(shù)的實現(xiàn)。理論仿真和實驗測試了相位調(diào)制深度、諧波解調(diào)平衡性和相位偏移三個因素對系統(tǒng)性能的影響,根據(jù)分析結(jié)果提出系統(tǒng)優(yōu)化方法。采用諧波相除法信號處理方案的反射式AFOCT經(jīng)過優(yōu)化后可以