100A 大电流发生器的设计与实现
100A 大电流发生器的设计与实现[20200211150743]
摘要:100A 大电流发生器又名回路电阻测试仪，主要的作用在于各种开关设备导电回路电阻
的测量其测试电流不得小于 100A。
本文以开关设备回路电阻测量为依托，回路电阻主要取决于断路器的动、静触头间的
接触电阻，以适用于测试高低压开关的主触头接触电阻值，高低压电缆线路的直流电阻值
等。从半桥全桥电路出发，首先通过整流电路，恒定电流为 100A。然后，然后利用四线法
测试技术，这是由电流源经 I+.I—两端口，供给被测电流 Rx，电流的大小有电流表 I 读 出，Rx 两端的电压降由电压表读出，利用单片机控制，输出所测量的电阻值。利用 U/I 计
算出电阻的大小，显示在液晶显示器上。本次的设计重点就分为两个部分，主电路部分，
即恒流开关电源电路部分，以及程序的设计，液晶显示以及脉冲的控制。
通过仿真实验和实物的测试，验证了本文所研究的算法有效性和所设计电流发生器的
可靠性，为使得测试仪器测出的数值一定是被试品的真实电阻，节约测试时间，提高了工
作效率，避免了错误判断的问题。
关键词：整流电路 半桥逆变 四线法 单片机 液晶显示
第一章 绪论 1查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
1.1 研究背景与意义1
1.2 国内外研究现状3
1.3 本文主要工作3
第二章 硬件部分设计. 5 2.1 100A 大电流发生器的系统结构框图.5 2.2 全桥整流工作方式的选择5 2.3 全桥二极管型号选择6 2.4 逆变电路工作方式的选择6 2.5 半桥电路中元器件的作用和选型7 2.6 全波整流电路8 2.7 电阻的测量8 2.8 电流的反馈9
2.9 光耦隔离10
2.10 显示的结构框图10
2.11 晶振电路11
2.12 复位电路11
2.13 单片机控制模块11
2.14ADC0809 数模转换模块12
2.15LCD1602 显示模块13
第三章 Protel 制图. 15
3.1 恒流电源电路图绘制软件 protel.15
3.2 protel 的程序组成.15
3.3 原理图设计模块15
3.4 印制电路板设计模块.16
3.5 PCB 板的焊接.16
第四章 回路电阻测试仪的软件设计18
4.1 单片机控制18
4.2 控制过程流程图18
4.3 液晶显示简介19
4.4 半桥功率管脉冲调节20
4.5 A/D 输入输出.21
4.6 程序的功能22
第五章 PSIM 仿真23
5.1 PSIM 软件的使用 23
5.2 PSIM 绘制开关电源电路原理图 24
5.3 仿真结果图展示24
5.4 本章小结25
第六章实际测试数据分析.26
6.1 根据完成的实物用测试电阻实验26
第七章 结论与展望 28
7.1 结论28
7.2 展望28
参考文献. 29
致谢.30
附录.31
1 绪论
开关电阻或者像是变压器电阻的大小，能直接影响导电回路的导电性能的好坏，对保
障开关的安全运行，变压器的长久使用具有重要的作用。导电性能的优劣可以通过导电回
路电阻阻值的大小反应出来。因此 IEC 标准及制造厂都有规定应测量回路电阻，并且对各
种形式的开关的回路电阻有明确规定指标。过去使用双臂电桥。由于电桥的电压，电流都
比较小，当开关的动静触头之间有杂质或表面有氧化等，测试的数据分散性就大。同时电
桥的抗干扰性能差，为了消除这些影响。国家在 GB50150-91 和 DL/T596-1996 中都有规定
用直流压强测试电阻的方法时，电流不得小于 100A。
1.1 课题研究的背景和意义
100A 大电流发生器在现今的社会地位已越来越高，大电流发生器的主要作用在于测量
开关电源的电阻，也可以测土壤电阻率，绝缘电阻等小电阻。它利用大电流，小电压来测
量一个 uΩ为单位的小电阻，根据公式 R=U/I 可知，电压为恒定电压时，电流必须为大电
流才能够保证测量的准确性。
100A 为规定的最小电流，为了保障测量的准确性。此外，本大电流发生器开创式的运
用了四线测试法，同时测量 I+，I-,U+,U-四个物理量，通过单片机小系统的数据采集及处
理，计算出所测试的电阻。通过液晶显示频显示出所测得的数据。液晶显示编程导入单片
机中，利用已知电阻电阻调试程序。要是稳定的电流输入，就要利用到半桥全桥电路，整
流电路，使电流恒定。利用相关电路图和仿真观察电路的可靠性，以及相关的数据（电阻
的选择，接线的选择）。
大电流发生器是各行各业在电气调试中需要大电流场所的必需设备，现在属于比较普
及的一种电气测量工具，应用于变配电站测量变压器内阻、电器制造厂及科研、试验室等
单位，属于短时或断续工作制，它具有体积小、重量轻、性能好，使用维修方便等特点。
如图所示，100A 大电流发生器的面板就是这样的
工程用大电流发生器是电力、电气行业在调试中需要大电流场所的必需设备，该装置
具有使用维修方便、性能优越使用安全可靠、外型结构美观、坚固耐用、移动方便等特点，
是其使用广泛的必然原因。采用先进的整流技术，全部使用过程可提前进行设置，全中文
界面，操作简单明了。全部测试项目设定后自动进行测试，方便快捷。
大电流发生器采用进口高导磁材料、设计精巧、具有体积小、耐电动力强、方便使用
的特点该系列大电流发生器是各行各业在电气调试中需要大电流场所的必需设备，适用于
频率 50HZ 开关、电流互感器和其它电器设备的电流负载试验及升温试验。
重量轻，带载能力强； 输出电流：三相绝对平衡，波形为标准正弦波； 三相同调、
每相分别调节均可。
回路电阻测试仪不是高科技，现在比较普遍，电路的选择也不是非常复杂，各个元器
件的选择，裕量的控制，protel 图像的绘制，元器件库的补充，PCB 板的制作，板子的焊
接。Psim 仿真图的绘制，电容，电感的调试
摘要:100A 大电流发生器又名回路电阻测试仪，主要的作用在于各种开关设备导电回路电阻
的测量其测试电流不得小于 100A。
本文以开关设备回路电阻测量为依托，回路电阻主要取决于断路器的动、静触头间的
接触电阻，以适用于测试高低压开关的主触头接触电阻值，高低压电缆线路的直流电阻值
等。从半桥全桥电路出发，首先通过整流电路，恒定电流为 100A。然后，然后利用四线法
测试技术，这是由电流源经 I+.I—两端口，供给被测电流 Rx，电流的大小有电流表 I 读 出，Rx 两端的电压降由电压表读出，利用单片机控制，输出所测量的电阻值。利用 U/I 计
算出电阻的大小，显示在液晶显示器上。本次的设计重点就分为两个部分，主电路部分，
即恒流开关电源电路部分，以及程序的设计，液晶显示以及脉冲的控制。
通过仿真实验和实物的测试，验证了本文所研究的算法有效性和所设计电流发生器的
可靠性，为使得测试仪器测出的数值一定是被试品的真实电阻，节约测试时间，提高了工
作效率，避免了错误判断的问题。
关键词：整流电路 半桥逆变 四线法 单片机 液晶显示
第一章 绪论 1查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
1.1 研究背景与意义1
1.2 国内外研究现状3
1.3 本文主要工作3
第二章 硬件部分设计. 5 2.1 100A 大电流发生器的系统结构框图.5 2.2 全桥整流工作方式的选择5 2.3 全桥二极管型号选择6 2.4 逆变电路工作方式的选择6 2.5 半桥电路中元器件的作用和选型7 2.6 全波整流电路8 2.7 电阻的测量8 2.8 电流的反馈9
2.9 光耦隔离10
2.10 显示的结构框图10
2.11 晶振电路11
2.12 复位电路11
2.13 单片机控制模块11
2.14ADC0809 数模转换模块12
2.15LCD1602 显示模块13
第三章 Protel 制图. 15
3.1 恒流电源电路图绘制软件 protel.15
3.2 protel 的程序组成.15
3.3 原理图设计模块15
3.4 印制电路板设计模块.16
3.5 PCB 板的焊接.16
第四章 回路电阻测试仪的软件设计18
4.1 单片机控制18
4.2 控制过程流程图18
4.3 液晶显示简介19
4.4 半桥功率管脉冲调节20
4.5 A/D 输入输出.21
4.6 程序的功能22
第五章 PSIM 仿真23
5.1 PSIM 软件的使用 23
5.2 PSIM 绘制开关电源电路原理图 24
5.3 仿真结果图展示24
5.4 本章小结25
第六章实际测试数据分析.26
6.1 根据完成的实物用测试电阻实验26
第七章 结论与展望 28
7.1 结论28
7.2 展望28
参考文献. 29
致谢.30
附录.31
1 绪论
开关电阻或者像是变压器电阻的大小，能直接影响导电回路的导电性能的好坏，对保
障开关的安全运行，变压器的长久使用具有重要的作用。导电性能的优劣可以通过导电回
路电阻阻值的大小反应出来。因此 IEC 标准及制造厂都有规定应测量回路电阻，并且对各
种形式的开关的回路电阻有明确规定指标。过去使用双臂电桥。由于电桥的电压，电流都
比较小，当开关的动静触头之间有杂质或表面有氧化等，测试的数据分散性就大。同时电
桥的抗干扰性能差，为了消除这些影响。国家在 GB50150-91 和 DL/T596-1996 中都有规定
用直流压强测试电阻的方法时，电流不得小于 100A。
1.1 课题研究的背景和意义
100A 大电流发生器在现今的社会地位已越来越高，大电流发生器的主要作用在于测量
开关电源的电阻，也可以测土壤电阻率，绝缘电阻等小电阻。它利用大电流，小电压来测
量一个 uΩ为单位的小电阻，根据公式 R=U/I 可知，电压为恒定电压时，电流必须为大电
流才能够保证测量的准确性。
100A 为规定的最小电流，为了保障测量的准确性。此外，本大电流发生器开创式的运
用了四线测试法，同时测量 I+，I-,U+,U-四个物理量，通过单片机小系统的数据采集及处
理，计算出所测试的电阻。通过液晶显示频显示出所测得的数据。液晶显示编程导入单片
机中，利用已知电阻电阻调试程序。要是稳定的电流输入，就要利用到半桥全桥电路，整
流电路，使电流恒定。利用相关电路图和仿真观察电路的可靠性，以及相关的数据（电阻
的选择，接线的选择）。
大电流发生器是各行各业在电气调试中需要大电流场所的必需设备，现在属于比较普
及的一种电气测量工具，应用于变配电站测量变压器内阻、电器制造厂及科研、试验室等
单位，属于短时或断续工作制，它具有体积小、重量轻、性能好，使用维修方便等特点。
如图所示，100A 大电流发生器的面板就是这样的
工程用大电流发生器是电力、电气行业在调试中需要大电流场所的必需设备，该装置
具有使用维修方便、性能优越使用安全可靠、外型结构美观、坚固耐用、移动方便等特点，
是其使用广泛的必然原因。采用先进的整流技术，全部使用过程可提前进行设置，全中文
界面，操作简单明了。全部测试项目设定后自动进行测试，方便快捷。
大电流发生器采用进口高导磁材料、设计精巧、具有体积小、耐电动力强、方便使用
的特点该系列大电流发生器是各行各业在电气调试中需要大电流场所的必需设备，适用于
频率 50HZ 开关、电流互感器和其它电器设备的电流负载试验及升温试验。
重量轻，带载能力强； 输出电流：三相绝对平衡，波形为标准正弦波； 三相同调、
每相分别调节均可。
回路电阻测试仪不是高科技，现在比较普遍，电路的选择也不是非常复杂，各个元器
件的选择，裕量的控制，protel 图像的绘制，元器件库的补充，PCB 板的制作，板子的焊
接。Psim 仿真图的绘制，电容，电感的调试
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