[实用新型]全自动油介损及体积电阻率测试仪油杯恒温控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电子仪器领域，涉及油介损测量仪器，特别是一种全自动油介损及体积电阻率测试仪油杯恒温控制装置。

背景技术

油介损及体积电阻率测量，是电力设备进行定期测量的重要项目。液体绝缘介质，主要有变压器油、电缆油、电容器油等，通过对它们的油介质损耗tanδ、体积电阻率ρ的测量以判断其电气性能和绝缘性能，保证整个系统设备的正常运行。目前国内所用的油介质损耗tanδ及体积电阻率ρ测试系统普遍存在测量准确度低、重复性差的缺点，其重要原因之一是油杯恒温系统性能差所致。

发明内容

本实用新型的目的是为克服传统油介损及体积电阻率测试仪存在的不足之处，提供一种具有良好性能的油杯恒温控制装置，从而提高该测试仪的测量准确度，以及改善其重复性差的缺点。

本实用新型的目是通过以下技术方案实现的。

一种全自动油介损及体积电阻率测试仪油杯恒温控制装置，是由油杯、中频感应加热装置、采温电路、A/D转换电路及单片机构成。油杯采用三端电极杯，中频感应加热装置，利用中频感应涡流热效应来加热油杯，采温电路将温度信号转换为电阻信号后，经R/V转换电路转换为电压信号，再经A/D转换电路转换后输入单片机1，单片机1将采样温度与单片机2传来的温度设定值比较，进行PID控制运算，输出控制信号以控制中频感应加热电路。

所述的中频感应加热是指PID控制信号输入，驱动IGBT工作，线圈和谐振电容通过比较器产生40Khz的谐振频率，对油杯感应加热。

所述的PID控制运算，是用3个不同的控制阶段进行积分分离式PID算法。

本实用新型结构合理，适用性强，应用中频感应加热，升温速度快，用PID算法控温使温度更准确、加热过程更均匀，应用本技术能有效提高仪器测量介损及体积电阻率的稳定性和准确性。

附图说明

图1本实用新型整体结构框图

图2中频感应加热装置电路图

图3温控板电路图

图4PID算法流程图

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细阐述。

参照图1，一种全自动油介损及体积电阻率测试仪油杯恒温控制装置，是由油杯、中频感应加热装置、采温电路、A/D转换电路及单片机1构成。油杯采用满足标准要求的三端电极杯，中频感应加热装置，利用中频感应涡流热效应来加热金属油杯，采温电路将温度信号转换为电阻信号后，经R/V转换电路转换为电压信号，再经A/D转换电路转换后输入单片机1，单片机1将采样温度与单片机2传来的温度设定值比较，进行PID控制运算，输出控制信号以控制中频感应加热电路。

采温电路温度传感器采用PT100型铂热电阻。单片机1为AT89C2051。

参照图2、3，油介质损耗tanδ及体积电阻率ρ与绝对温度倒数呈指数式关系(测量温度需相当准确)，且在较高温度下会随试样加热及恒温时间而变化，通常认为初始值能较好反映液体实际状态，故要求在温度一达到平衡时就测量。标准规定，试验温度90℃，且油样加热到温度平衡用时＜15min。以往采用电阻炉加热油杯，热惯性大，从室温升到90℃需时＞50min，不能满足要求。本系统用中频感应加热，用中频感应涡流热效应来加热金属油杯，其加热原理如图2：来自单片机1的PID控制信号从R34输入，通过IGBT专用驱动芯片D8316驱动IGBT工作，这时线圈和谐振电容通过芯片LM339比较器产生40KHz的谐振频率，对油杯感应加热，通过选择合适的感应加热的电源频率，可使加热效率提高、温度分布均匀，升温速度加快。温控板的主要原理如图3，是通过油杯上的温度热敏系数电阻接到U10进行电信号转换，把转换后的电信号经过高精密放大器U11后输出VX给AD转换器，再由74hc244给CPU直接读值，CPU根据这些参数产生相应的PID控制信号给加热板。

参照图4，PID控制运算程序是本设计的关键，因采用中频感应加热后油杯升温较快，而传感器采温有一定的滞后，故用分段控制的积分分离式PID算法，控制过程分为3个不同的控制阶段：①Ts＜Tc时为全加热方式，单位采样周期输出满200个加热脉冲，以快速升温；②Tc＜Ts＜Tb设定值I时采用纯PD控制，选择合适的比例系数Kp、微分系数Kd以缓冲加热；③Ts＞Tb时采用积分分离式PID控制，偏差较大时执行PD算法，偏差较小时将积分作用(积分系数为Ki)引入，执行PID算法，以降低被控制量的超调量并快速平衡。其中Tb与Tc根据系统特性选择，且Tc＜Tb＜Tr。Kp、Ki、Kd的整定采用凑试法，根据大量温控实验结果最后选择Kp＝4.0，Ki＝0.0015，Kd＝0.04。

本实用新型提供一种具有良好性能的油杯恒温控制装置，从而提高该测试仪的测量准确度，以及改善其重复性差的缺点。采用以分段控制的积分分离式数字PID算法为核心的油杯恒温控制系统，有效降低了油杯恒温动态过程时间，降低被控制量的超调量并快速平衡，从而有效的提高了油介损及体积电阻率测试仪的整机质量，具有很高的实用价值。