專(zhuān)利名稱(chēng)：高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)方法及其檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)電壓互感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)及硬件電路實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
為了提高閉環(huán)光學(xué)電壓互感器在工程實(shí)踐中的應(yīng)用性能，需要對(duì)影響其檢測(cè)精度及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的因素進(jìn)行分析并抑制。相較于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，光強(qiáng)波動(dòng)對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)精度的影響盡管減小了，但光強(qiáng)是閉環(huán)系統(tǒng)的前向通道增益的一部分，光強(qiáng)的波動(dòng)仍會(huì)導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)前向通道的增益變化，從而影響光學(xué)電壓互感器的動(dòng)態(tài)性能。并且，由于閉環(huán)光學(xué)電壓互感器采用了方波調(diào)制及階梯波反饋技術(shù)，導(dǎo)致光學(xué)電壓互感器的閉環(huán)誤差信號(hào)是一個(gè)包含各種噪聲的微弱信號(hào)，因此如何在各種噪聲中高精度的提取出閉環(huán)誤差信號(hào)對(duì)于光學(xué)電壓互感器檢測(cè)精度指標(biāo)非常重要?；赑ockels效應(yīng)的光學(xué)電壓互感器,在光纖偏振器處發(fā)生相干干涉。Pockels相移Δ&大小的最終表達(dá)式可由下式表達(dá)
權(quán)利要求
1.高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)電路，包括光電探測(cè)器、前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理單元、調(diào)制及反饋執(zhí)行單元，其特征在于所述的前置放大器為窄帶的帶通濾波器，所述的信號(hào)處理單元包括數(shù)字低通濾波器及控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于所述的窄帶的帶通濾波器的傳遞函數(shù)G(S)如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于所述的比例系數(shù)滿足a 彡 I/ ( ω。- ω J，I/ (3 ω。- ω D < b 彡 I/ ( ω。+ ω J。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于所述的帶通濾波器的輸出信號(hào)Vf (t)為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)電路，其特征在于所述的數(shù)字低通濾波器的輸出表達(dá)式為
6.—種高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)方法,其特征在于第一步，假設(shè)閉環(huán)誤差信號(hào)Δφ(0的角頻率為O1，用指數(shù)函數(shù)多項(xiàng)式的形式表示 sin ω,,則有Δρ( ) 二 Sino^，其中t表示時(shí)間，j是單位虛數(shù),貝U有下式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于， 所述的反饋增益矩陣K。通過(guò)如下方法得到對(duì)于給定的一常數(shù)O < α < 1，解決帶有時(shí)間延遲及參數(shù)不確定性的不確定系統(tǒng)(10) 的指數(shù)穩(wěn)定性問(wèn)題，存在正定矩陣P，Qe Rnxn，正數(shù)ε和反饋增益矩陣K。ERixn，滿足如下的線性矩陣不等式
8. 一種用于實(shí)現(xiàn)抑制光功率波動(dòng)對(duì)光學(xué)電壓互感器閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響，并且實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定性的控制裝置，其特征在于所述的控制裝置包括系統(tǒng)狀態(tài)方程建立單元、性能指標(biāo)設(shè)定單元、控制算法的反饋增益矩陣求解單元、抑制光功率波動(dòng)及保證指數(shù)穩(wěn)定性控制方法應(yīng)用單元，系統(tǒng)狀態(tài)方程建立單元，用于針對(duì)光學(xué)電壓互感器的光功率波動(dòng)導(dǎo)致的參數(shù)不確定性和系統(tǒng)存在的延時(shí)，建立閉環(huán)控制系統(tǒng)模型，得到所述光學(xué)電壓互感器的系統(tǒng)狀態(tài)方程； 性能指標(biāo)設(shè)定單元，設(shè)定所述能夠優(yōu)化光學(xué)電壓互感器動(dòng)態(tài)性能的光學(xué)電壓互感器的系統(tǒng)性能指標(biāo)；用于根據(jù)所述閉環(huán)控制系統(tǒng)模型設(shè)定求得的控制算法的反饋增益矩陣，滿足能夠保證系統(tǒng)在存在參數(shù)不確定性的情況下仍能滿足指數(shù)穩(wěn)定性的快速穩(wěn)定條件； 控制算法的反饋增益矩陣求解單元，用于按照所述性能指標(biāo)設(shè)定單元所設(shè)定的系統(tǒng)性能指標(biāo)要求及權(quán)利要求7的方法，求解所述光學(xué)電壓互感器的系統(tǒng)反饋增益矩陣；抑制光功率波動(dòng)及保證指數(shù)穩(wěn)定性控制方法應(yīng)用單元，用于將滿足所述性能指標(biāo)要求下所得到的系統(tǒng)反饋增益矩陣應(yīng)用于所述光學(xué)電壓互感器的系統(tǒng)狀態(tài)方程中，抑制所述光學(xué)電壓互感器的光功率波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響，保證光學(xué)電壓互感器系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高精度光學(xué)電壓互感器的信號(hào)檢測(cè)方法及其檢測(cè)電路，屬于光學(xué)電壓互感器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用窄帶的帶通濾波器代替寬帶的帶通濾波器，采用數(shù)字低通濾波器和控制單元取代原來(lái)的信號(hào)處理單元；在信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中，利用魯棒控制算法用以獲得指數(shù)穩(wěn)定性，從而提高伴隨著光強(qiáng)波動(dòng)的光學(xué)電壓互感器的動(dòng)態(tài)性能。本發(fā)明可以很好的抑制白噪聲以高精度的獲取閉環(huán)誤差信號(hào)。采用本發(fā)明提供的信號(hào)檢測(cè)電路和檢測(cè)方法，光學(xué)電壓互感器獲得了±0.2%的精度，24.5kHz的帶寬及25.2μs的快速階躍響應(yīng)，該指標(biāo)可滿足在電力測(cè)量及保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01R15/24GK103018519SQ20121051866
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者李慧, 崔利陽(yáng), 趙宗濤, 李立京, 張春熹 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)