饱和电抗器特性单片机测试仪研究

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( X8 ]8 s: _5 u% c  S' a2 k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
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
磁势之间的关系曲线,并绘制它的开环输出特性。

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
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
( X/ [  Y" X" l5 c0 g# h& F, o' T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
3 R! w# {6 M2 [/ m2 K$ ]; j, [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，
3 [9 t$ L& I" q0 ]4 x' x使铁心状态一-周期内按局部磁回线变化,因此,改
7 }" z: G7 b* O, p# h2 ^8 L+ E1 O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
% u  B3 n; n3 O* g. g* Y& I变换器、谐振变换器及逆变电源等方面得到了日益
, a/ {& s1 a. i/ D( P* [% f" x广泛的应用。
- H1 _, J3 y# x5 j, m  v最简单的饱和电抗器，由直流控制绕组(匝数
" U$ W2 J5 G/ i  A3 h2 d% z为Wl)、交流激励绕组(匝数为Ws)和环形铁芯(磁
) i. G. n$ K* H. s& \路截面积为S)组成。为了检测方便,在饱和电抗器
8 ]" o& P: r; p4 H( I- N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。

2 V* O1 f6 e! Y% q) V2、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
* C4 X# y' o: z* g6 z! W0 j! Q大电路驱动激励线圈,作为激励电压源.方波- -路
/ B4 \7 Y7 S# b" Z直接接到单片机的P1口,用于检测跳沿并决定采
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。
, y: e8 d" |) R0 v( \: Q) g倍频电路的输出直接接到MCS51系列中的89C52
8 y- v6 G7 G. Z$ C, \! P* k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
# ?& T8 G* q% Q$ Q, q# {式。
2.1波形产生电路
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7 V( Q) s/ U: r! Z1 i( @附件下载：

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饱和电感分为自饱和和可控饱和