本校验装置由结构相同的八个模块化校验电路构成。图1 所示为其中的一个模块化校验电路。校验电路由电流脉冲形成主电路、参考信号形成电路及门极驱动电路组成。
图1 一个模块化校验电路图
电流脉冲形成主电路由L1、C1、C2 及L2、L3、L4、L5 所在的四条支路构成。L2~L5 均为3 匝激励线圈, 经合理布置电感值为100nH,VF1~VF4 为所在支路的开关元件, 主要参数为Vdsmax=650V,tr=5ns,tf=4.5ns,RDSon=0.19Ω。选择MOSFET 作为开关元件,可获得较快的开关频率且降低对门极驱动电路的要求,同时MOSFET 本身具有在并联使用时的均流特性, 从而确保流过每条支路的电流相等。R5~R8 均为20Ω30W 的低感电阻,一方面获得τ=L/R=5ns 的最小时间常数,另一方面使各个激励线圈所在支路获得约20A 的最大瞬时电流。在布置校验装置元件时应确保罗氏线圈方便地依次穿过激励线圈L2~L5,且做到线圈排列整齐, 这样每个激励线圈可提供3×20A=60A 的最大激励电流;每个模块可提供60A×4=240A 的最大激励电流;八个模块可提供240A×8=1920A 的最大激励电流。L1 为可变电感,用于调节电流脉冲的上升(下降)时间,C1 和C2 为滤波电容。电流脉冲形成主电路由标准可调直流电压源供电,电压范围为0~450V。
参考信号形成电路由0.5Ω 高精度低感(<0.2nH)的采样电阻R1~R4、300Ω 限流电阻R19~R22 及75Ω 同轴电缆构成。同轴电缆输出端内部接有R23(63Ω)和R24(12Ω)构成的分压器。由分压器输出的信号作为参考信号作用到示波器的一组信号输入端。
门极驱动电路由同步变压器Ts、三极管V1~V4、二极管VD1~VD4、电阻R9~R18 及电容C3 构成。单相220V50Hz 的标准交流电源作用到同步变压器的输入端, 通过调节R13 可确保VF1~VF4 四个开关的动作时间误差在±0.2ns 以内且使电流脉冲信号宽度为1~10μs。
校验前需先估算罗氏线圈CT 被测电流范围及频率范围,然后根据被测电流范围确定选用模块个数,再使罗氏线圈依次穿过所选模块的激励线圈并确保各个模块沿罗氏线圈轴线整齐对称排列,最后将罗氏线圈CT 信号作用到示波器上的另一组信号输入端,调节电源电压及L1, 并在示波器上观察及比较来自采样电阻的信号和来自罗氏线圈CT 的信号,从而校验罗氏线圈的灵敏度。