电量变送器简介及其工作原理

对风力发电机发出的电量进行自动检测或对风力发电机组进行自动控制时，需要使用电量变送器，将被测电量变换成标准的直流电信号（一般为4～20mA的电流信号或0～5V的电压信号）。电量变送器主要有电流变送器、电压变送器和功率变送器等几种类型，下面对它们的结构和工作原理作简要介绍。

1.电流、电压变送器

电压、电流变送器有平均值变送器和有效值变送器。交流电压、电流测量时，常使用有效值变送器，变送器输出的标准直流电压或电流信号的大小与被测交流电压或电流的有效值成正比。

有效值变送器主要有以下几种类型：①热电式有效值变送器：这种变送器是利用等效发热原理制成的，具有很高的精度，但转换速度较慢。②近似有效值变送器：利用二极管的非线性特性，配以电阻网络制成。这种变送器结构简单，但转换精度较低。③模拟式有效值变送器：利用运算放大器和乘法器，可以制成模拟式有效值变送器。这种变送器转换速度快，转换精度高，应用较为广泛。图10-11示出了模拟式有效值变送器的原理电路图。

图10-11 模拟式有效值变送器

2.功率变送器

功率变送器可以把被测电功率变换成与之成比例变化的标准直流电压或电流信号。常用的有霍尔功率变送器和时分割乘法器式功率变送器。

时分割乘法器的原理框图及其运算波形如图10-12所示。(www.xing528.com)

图10-12 时分割乘法器

时分割乘法器用模拟信号（被测电压信号）u_U去调制具有固定频率的时钟（三角波）信号u_P，将u_P所提供的周期T分割为T₁和T₂，得到与被测电压成比例的差值时间，即(T₂－T₁)∝u_U。再用比较器输出的反映了T₁与T₂宽度的方波信号，通过电子开关S₂去控制另一个模拟输入信号（被测电流信号）u₁，则经开关S₂和滤波器输出的平均电压U₀与差值时间(T₂－T₁)和被测电流信号u₁的乘积成比例，即U₀与被测电压和被测电流的乘积成比例，亦即U₀与被侧功率成比例。图10-12中的U_R是为了实现被测电压信号u_U与差值时间(T₂－T₁)之间的比例关系而设置的一个参考电压。

如果时钟信号的频率足够高，则U₀可以近似反映u_U与u₁瞬时值相乘的关系。可以证明，这时的输出直流电压U₀与被测有功功率成比例，即

U₀＝K_PUIcosφ （10-1）

式中 U、I——被测电压、电流的有效值；

K_P——比例常数。