基于FPGA的全光纖電流互感器控制電路設計

最小分辨精度，其分辨率最好大于A/D的分辨率。設計中采用16位的高速D/A芯片AD9726實現該模數轉換功能。由于該芯片為電流型輸出，所以后端采用高速運放AD81l實現電流輸出轉電壓輸出和電壓幅度放大功能。

　　3 實驗驗證及討論

　　為驗證上述控制電路性能，結合前端光纖電流傳感頭模塊搭建了全光纖電流互感器裝置。同時，采用大電流發生器(交流，有效值0 ~ 5 000A,50 Hz)作為測試電流源，并以0.0l級(誤差低于0.0l%)的標準電流互感器為基準，按照國標要求，搭建了一套準確度校檢系統，以之校檢該全光纖電流互感器的測量準確度，從而驗證上述控制電路的指標和功能。圖3是上層控制界面通過串口獲得的50 Hz交流電信號的截圖，可見通過上述控制電路可以有效解調出50 Hz交流電信號的周期和幅度信息，從而實現對光纖傳感頭的閉環控制功能。

　　圖3 上層控制界面獲得的50 Hz交流電信號

　　在本控制電路基礎上搭建的全光纖電流互感器裝置樣機額定一次電流值Ipr設定為100A-4000A,根據國標要求，在Ipr的l%-120%范圍內，實測電流值i測的測量誤差如表1所示，其中標準電流值i標指0.01級標準電流互感器對待測電流進行檢測得到的電流值(有效值，與真實值之間的誤差低于0.0l%)，單位為A;樣機解調信號的數字輸出指樣機對待測電流進行解調后輸出的數字量;樣機解調出的電流值i解，指樣機解調信號的數字輸出乘以一個固定變比得到的數值，表征解調輸出的電流值(有效值)，單位為A;電流誤差為i標和i解之間的誤差。

　　圖4 全量程范圍的實測誤差曲線

　　根據表1的數據，可得到全量程范圍內的誤差曲線，如圖4所示。可以直觀看出全量程范圍內的實測誤差均滿足0.2 S級測量準確度的要求。即設計的電路完成了對光纖傳感頭的閉環控制和測試數據解調。

　　本文初步研究了用于全光纖電流互感器的閉環檢測控制電路，基于單片FPGA實現信號采集、數據輸出以及與計算機通信等控制和數據解調、積分濾波、階梯波產生等算法，完成了對光纖電流互感器傳感頭輸出信號的檢測以及閉環控制。該控制電路具有結構簡單、集成度高、閉環控制速度快、控制精度高等特點，為研制滿足電力電網測試需求的全光纖電流互感器奠定了基礎。此外，基于該控制電路研制的全光纖電流互感器樣機，經測試，其額定一次電流100 A~4000 A范圍內均實現了0.2 S級測量準確度，初步滿足電力電網對電流互感器測量準確度的要求。