路因过载而 损坏。
[0041] 第二驱动电路一采用开关三极管实现开关量控制，控制"固态继电器"的开通或关 断。
[0042] 信号放大精密整流电路一电压型电流互感器的输出为电压信号，但电压值较低， 为了保证精度，需要对该电压信号进行放大处理。采用精密整流电路，将经过放大后的交流 电压信号进行整流，再送入单片机系统的AD转换器输入端（ADCl)，单片机系统经过采样和 数据处理，计算出工频电流的有效值。
[0043] 真有效值转换电路一"霍尔传感器"直接传递IkHz的中频电流信号，这个中频电 流的占空比S根据IkHz中频设置的校准电流的不同而变化，方波的前后沿带有部分尖峰， 单片机系统直接采样有难度，且占用单片机系统的资源较多。采用真有效值转换电路将方 波电流信号转换为成比例的直流电压信号再给单片机系统的AD转换器输入端（ADC2)，单 片机系统经过采样和数据处理，计算出IkHz中频电流的有效值。
[0044] 变压器隔离电路一脉冲变压器，用于驱动方波发生器的开关元件（IGBT)，两个绕 组在电气上隔离。输入绕组分别接在+12V和晶体管的集电极，输出绕组通过电阻分别接在 开关元件（IGBT)的控制端（G)和发射集端（E)。
[0045] 晶体管一中功率开关三极管，通过基极电阻与单片机系统1/05相连，单片机系统 方波信号通过晶体管放大，驱动变压器隔离，通过隔离变压器隔离，再驱动方波发生器的开 关元件（IGBT)。
[0046] 逻辑电平转换电路一单片机系统的工作电源是+3. 3V，显示、指示灯、驱动电路等 等外围电路采用TTL电路芯片，TTL芯片的工作电压是+5V，需要对不同的工作电压进行逻 辑电平转换，它与单片机系统的I/O 口相连（1/01)。本装置采用ULN20XX系列常用芯片进 行逻辑电平转换。
[0047] 显示屏一是标准的部件液晶屏，用于显示参数设置和校准结果，它与单片机系统 的 I/O 口相连（1/02)。
[0048] 控制面板一用于校准参数设置和功能设置，它与单片机系统的I/O 口相连（1/ 03) 〇
[0049] 继电器驱动电路一主要由达林顿驱动模块和限流电阻构成，它与单片机系统的1/ 〇 口相连（1/04)。达林顿驱动模块由多只达林顿晶体管组成，单片机系统的1/04 口输出不 同的编码，驱动达林顿驱动模块中相应的晶体管导通，使通过限流电阻连接在+12V和不同 达林顿晶体管集电极的继电器得电闭合，达到选择不同校准电流和量程的目的。
[0050] 单片机系统一是一个典型的单片机最小系统，单片机选用的型号为 STM32F103ZET6,是ARM Cortex-M3内核，应用也非常典型。主要实现功能设置、逻辑控制 输出、电压调节参数输出、校准电流开关控制和定时、IkHz方波产生和占空比控制、工频和 IkHz中频电流采集和处理、数据处理、结果输出等功能。
[0051 ] 继电器切换电路一用于切换"工频交流"、"工频直流"、" IkHz中频"三种不同的校 准电流和切换校准线圈的抽头。从设计的逻辑上保证继电器的闭合与断开都是在无电流状 态下进行，所以对继电器要求不高。
[0052] 校准线圈一这个部分是本装置最核心的部分，也是实现采用10安培级小电流输 入，完成10千安培级电流校准的关键，下面进行详细阐述：
[0053] 对大电流测试装置（或称大电流测试仪）或其线圈（罗氏线圈）一般是采用相同 安匝数的方法进行校准。安匝数就是流过线圈的电流（A)与线圈的匝数（N)的乘积。目前 的标准要求最大校准电流超过25kA，就必须保证被校准仪器的线圈的包络面内的安匝数超 过 25000。
[0054] 难点在于线圈的设计，要减轻重量、减小体积，首先要取消现有方法中的升流器或 焊接变压器，将输入到线圈的电流从千安培级别降到10安培级，线圈的电流直接从普通的 220V电源获取。其次要考虑线圈必须适用于中频电流，并保证线性度。具体如下：
[0055] 设计要求：1).输入电压220V，输入电流不大于16安培；2).安匝数大于25000 ; 3).适用于IkHz的中频，并保证线性度；4).为了适用于被校准仪器的检流线圈穿过并闭 环，线圈的内空尺寸不小于45mmX45mm，长度不大于120mm ;5).线圈在正常使用中的温度 升高值不得大于125K。
[0056] 设计方案和难点：1).为了得到高的频率响应和好的线性度，采用空芯线圈，并有 较优的长径比。2).线圈的内阻Rg和感抗ZL共同组成阻抗Z，空芯线圈阻抗Z与匝数N的 平方、内空尺寸和外形尺寸成正比，与线圈长度、导线的线径成反比，型圈的外形尺寸又与 导线的线径成正比。3).线圈匝数太多，阻抗Z很大，220V状态下的电流很小，不能满足安 匝数要求；线圈匝数太少，阻抗Z减小，220V状态下的电流增大，超过16安培，还因匝数太 少，安匝数也不达要求。
[0057] 解决方案：建立安匝数的数学模型，设线圈内空尺寸为aXb、匝数为N、线圈长度 为L、导线直径为0，外形尺寸又a、b、L和0决定，则安匝数的函数可为：f (a、b、N、L、0 )。 通过计算机仿真计算，发现线圈的安匝数只能在一定范围内出现较大的值，N太大或太小都 不能满足要求。再通过实验验证，采用线圈抽头，以满足线性度、频响和量程的要求，最终确 定线圈匝数的取值范围在100匝至5000匝之间，并进行抽头。
[0058] 为了满足中频的要求，在中频情况下，采用比工频少的匝数（抽头引出），减小时 间常数，提高电流上升率。
[0059] 本实用新型所述大电流测试设备的校准装置的工作原理如下：
[0060] 单片机系统根据控制面板设定的参数，通过D/A端口向第一驱动电路输出控制电 压，第一驱动电路根据单片机给出电压的大小成比例地给出调节电压，使固态调压器的输 出得到一个预设的电压。单片机收到控制面板按钮的"校准"开始的信号后，立即向"保护 电路"输出一个启动信号，若"保护电路"在非保护期内，将立即将启动信号传递给"第二驱 动电路"，"第二驱动电路"输出高电压，使固态继电器开通，若"保护电路"还在保护期内，控 制面板上会有黄色指示灯显示，并封锁启动信号，"固态继电器"不开通。本装置根据控制 面板对"工频AC"、"工频DC"、" IkHz中频"及校准设置的电流的大小的选择，单片机系统1/ 04向"继电器驱动电路"输出不同的编码，使"继电器切换电路"吸合相应的继电器。装置 的"整流桥"是在选择"工频DC"校准时，通过继电器切换后，向校准用专用线圈输出工频整 流后的脉动电流。装置的"方波发生器"是在选择"1kHz中频"校准时，通过继电器切换后， 向校准用专用线圈输出IkHz中频电流。单片机系统在采样到电流后同时开始计时，时间达 到校准设置的时间时，单片机系统向"保护电路"输出低电平，切断"固态继电器"。单片机 进行电流数据处理，并计算实际通电时间，最后显示校准结果。
[0061] 本实用新型所述大电流测试设备的校准装置的校准方法如下：
[0062] -、采用带抽头的100匝至5000匝空芯线圈作为校准线圈，将被校仪器的被校线 圈穿过校准线圈，抽头是为了得到更宽的量程和减小IKHz中频校准时的电感量。
[0063] 二、通过控制面板上的校准量的选择，可以分别校准工频交流、工频直流（脉动直 流）和IkHz中频的电流有效值和通电时间，校准结果自动锁存。
[0064] 三、校准范围：1、电流：0· 5kA~30kA
[0065] 2、时间：IOOms ~2000ms
[0066] 四、校准原理：1、设校准线圈的匝数为N(匝），校准线圈每档的匝数可分别确定， 且不变化，也不会发生漂移和不稳