饱和电抗器特性单片机测试仪研究

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# @' R) T+ }$ k2 I# o# v5 {& \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
/ Y  A8 u; @& j- g. }; ?+ T; B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 \- f/ F& k! ]% [) \6 H0 A磁势之间的关系曲线,并绘制它的开环输出特性。
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5 A8 b+ ^' `% r! f  o% w" ?关键词:饱和电抗器;输出特性;单片机;测试仪

5 N- u( K, B' q' w! s1、前言
& m# `5 S  U& K饱和电感是一种磁滞回线矩形比高,起始磁
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
想的(例如呈矩形),则饱和电感工作时,类似于一
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
# a& j/ s9 x! r, n; r又称可控饱和电抗器,其基本原理是,带铁心的交.
  Q& T# ]1 q0 A+ }流线圈在直流激磁作用下,由于交直流同时激磁，
6 |0 A. T" t# ]使铁心状态一-周期内按局部磁回线变化,因此,改
变了铁心等效磁导率和线圈电感。
由于其独特的物理特性,使之在高频开关电源
的开关噪声抑制、大电流输出辅路稳压、移相全桥
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
为Wl)、交流激励绕组(匝数为Ws)和环形铁芯(磁
路截面积为S)组成。为了检测方便,在饱和电抗器
+ M% v' m! |+ a; v上绕制了一个检测绕组,将检测绕组获得的感应电
, p% k, Y( `- U# c$ j( _9 Z势送到单片机测试仪进行后续数据处理并最终显
; g$ f, J* V7 d+ T2 t2 E! R; V示结果。
( V4 x3 h* k3 Q  s* ?* A0 K6 |; _" p
6 {0 b+ l6 ~+ p+ b& g2、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
& E) U6 p4 w$ r4 c+ l# v$ C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
大电路驱动激励线圈,作为激励电压源.方波- -路
: A6 G$ w9 D. W6 X直接接到单片机的P1口,用于检测跳沿并决定采
1 i% R; T, _3 c( N" ^8 y样的起始点。另一路接到倍频电路,产生频率fc=
Nf。的方波,用于产生等间隔采样所需要的脉冲。
, l5 X, w2 `( e# A! t6 l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
并响应中断处理程序,等间隔采样采用中断处理方
式。
! m8 A/ u3 G4 t: d1 ~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