[实用新型]基于正交坐标系变换输出的三相组合式互感器

说明书

技术领域

本实用新型属于电磁测量技术领域，尤其涉及一种可测量电网三相电流和电压的组合式互感器，具体地说是一种基于正交变换输出的三相组合式互感器。

背景技术

电流互感器和电压互感器是分别用来测量电网电流和电压的传感器，其技术要求分别由国家标准GB1208-2006《电流互感器》和GB1207-2006《电磁式电压互感器》规定。组合互感器是一种由电流互感器和电压互感器组合成一体的互感器，它分单相组合互感器和三相组合互感器两类，分别用来测量单相电路和三相电路的电流和电压，其技术要求由国家标准GB17201-2007《组合互感器》规定。

在电气工程的研究中，经常利用数学变换来简化问题的分析和求解，属于定子坐标系变换的αβ变换是一种常用的数学变换。αβ变换将三相电路各相电流和电压的瞬时值变换到α和β两相正交的坐标系上，该数学变换常常被用于电能质量分析及控制、电机控制等领域。在三相电路瞬时无功功率理论分析中，利用αβ变换可以方便地得到三相电路的瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时电量，以此为基础可以检测三相电路的谐波和无功电流，并用于有源电力滤波器的设计和制造。目前，三相电路各相电流和电压的瞬时值通常由多台电流互感器和电压互感器或单台三相组合互感器测量得到，然后通过数学变换的计算实现αβ变换。由于传统电流互感器的额定输出电流通常为5A，传统电压互感器的额定输出电压通常为100V，因此需要专门的转换器将这些输出量转化为可以进行数据采集的电压小信号。此外，传统的电流互感器和电压互感器的额定输出功率为5VA或更大，而现在的数字化采集系统并不需要这些互感器提供输出功率。为此，本实用新型提出了一种基于正交坐标系变换输出的三相组合式互感器，该三相组合式互感器利用两台电压互感器和两台电流互感器就能直接实现三相电路各相电流和电压的瞬时值的αβ变换，并且输出的电压小信号可以直接用于数据采集，这样的基于正交坐标系变换输出的三相组合式互感器未见有专利和其它文献报道。

发明内容

本实用新型所要解决的是现有技术存在的上述问题旨在提供一种基于正交坐标系变换输出的三相组合式互感器，它能对电网三相电压和电流的瞬时值进行测量并实现αβ坐标变换输出。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：基于正交坐标系变换输出的三相组合式互感器，它包括第一闭环铁芯、第二闭环铁芯、第三闭环铁芯、第四闭环铁芯、第一电压互感器初级线圈、第一电压互感器次级线圈、第二电压互感器的第一初级线圈、第二电压互感器的第二初级线圈、第二电压互感器的次级线圈、第一电流互感器的第一初级线圈、第一电流互感器的第二初级线圈、第一电流互感器的次级线圈、第二电流互感器的第一初级线圈、第二电流互感器的第二初级线圈、第二电流互感器的次级线圈、第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一闭环铁芯、第一电压互感器初级线圈和第一电压互感器次级线圈构成第一电压互感器，第一电压互感器初级线圈和第一电压互感器次级线圈分别均匀地绕制在第一闭环铁芯的铁芯上；第二闭环铁芯、第二电压互感器的第一初级线圈、第二电压互感器的第二初级线圈和第二电压互感器的次级线圈构成第二电压互感器，第二电压互感器的第一初级线圈、第二电压互感器的第二初级线圈和第二电压互感器的次级线圈分别均匀地绕制在第二闭环铁芯的铁芯上；第三闭环铁芯、第一电阻、第一电流互感器的第一初级线圈、第一电流互感器的第二初级线圈和第一电流互感器的次级线圈构成第一电流互感器，第一电流互感器的第一初级线圈、第一电流互感器的第二初级线圈和第一电流互感器的次级线圈分别均匀地绕制在第三闭环铁芯的铁芯上；第四闭环铁芯、第二电阻、第三电阻、第二电流互感器的第一初级线圈、第二电流互感器的第二初级线圈和第二电流互感器的次级线圈构成第二电流互感器，第二电流互感器的第一初级线圈、第二电流互感器的第二初级线圈和第二电流互感器的次级线圈分别均匀地绕制在第四闭环铁芯的铁芯上；第一电压互感器初级线圈的同名端分别与三相组合式互感器的A相输入端和第一电流互感器的第一初级线圈的同名端相连，第一电压互感器初级线圈的非同名端分别与第二电压互感器的第一初级线圈的非同名端和第二电压互感器的第二初级线圈的同名端相连，第二电压互感器的第一初级线圈的同名端分别与三相组合式互感器的B相输入端和第一电流互感器的第二初级线圈的非同名端相连，第二电压互感器的第二初级线圈的非同名端分别与三相组合式互感器的C相输入端和第二电流互感器的第二初级线圈的非同名端相连，第一电压互感器次级线圈的同名端与三相组合式互感器的u_2α电压信号输出端相连，第一电压互感器次级线圈的非同名端与地相连，第二电压互感器次级线圈的同名端与三相组合式互感器的u_2β电压信号输出端相连，第二电压互感器次级线圈的非同名端与地相连，第一电流互感器的第一初级线圈的非同名端与三相组合式互感器的A相输出端相连，第一电流互感器的第二初级线圈的同名端与第二电流互感器的第一初级线圈的同名端相连，第二电流互感器的第一初级线圈的非同名端与三相组合式互感器的B相输出端相连，第二电流互感器的第二初级线圈的同名端与三相组合式互感器的C相输出端相连，第一电流互感器次级线圈的同名端分别与第一电阻的一端和三相组合式互感器的u_i2α电压信号输出端相连，第一电流互感器次级线圈的非同名端分别与第一电阻的另一端、第二电阻的一端和第三电阻的一端相连，第二电流互感器次级线圈的同名端分别与第二电阻的另一端和三相组合式互感器的u_i2β电压信号输出端相连，第二电流互感器次级线圈的非同名端分别与第三电阻的另一端和地相连；A相输入端、B相输入端、C相输入端、A相输出端、B相输出端和C相输出端构成了三相组合式互感器的一次接线端口，u_2α、u_2β、u_i2α和u_i2β电压信号输出端及地构成了三相组合式互感器的二次输出端口。