本课题以大港油田抽油设备的控制装置——高压变频器为背景,研究开发了一套基于法拉第旋光效应及泡克尔斯效应的光纤电流电压检测系统。由于变频器的工作电压高、容量大,其自身的绝缘及器件受干扰问题是设计中需要考虑的一个重要环节,尤其是控制系统获取信息的检测系统中,抗干扰及绝缘的问题更需要特别注意。鉴于光纤电流电压传感器在这方面的优势,本课题致力于设计适应高压大功率变频器运行特点的光纤电流电压检测系统。 本文集中于用光纤实现对电流电压检测系统的改造问题,即利用光纤传感原理及晶体电光效应研究一套全光纤电流电压检测系统。经过光学计算、矩阵分析,创建光路中各器件的MATLAB仿真模块,搭建光纤电流检测系统、光纤电压检测系统的仿真模型,进行仿真实验。经过仿真验证,搭建的光纤电流检测系统、光纤电压检测系统的仿真模型正确。在此基础上,选择合适器件设计光路结构,建立高圆双折射光纤电流检测系统和BGO晶体光纤电压检测系统的仿真模型,并在搭建的高压大功率变频器的仿真环境下进行实际测量仿真。为验证光纤电流检测系统性能,在实验室模拟大电流的环境,自制传统霍尔电流检测系统进行实际测量实验,得到测量的实验波形,并将实验数据载入计算机,在高圆双折射光纤电流检测仿真模型中进行计算机仿真,并与载入数据波形进行比较。 最后,通过对仿真、实验结果进行分析,论证光纤电流电压检测系统具有较好的实时性,以及较高的灵敏度和线性度,克服了传统电流电压互感器构成的电流电压检测系统中绝缘问题的同时,能够比较准确的检测高压变频器中电流,达到克服电磁干扰、良好绝缘、准确快速测量电流电压目的。此外还对系统中存在的不足和需要改进的地方进行了说明,这是作者以后需要加以研究和改进的地方。