一、總體方案與系統架構
 

　　變壓器繞組直流電阻測試儀以高速微控制器/MCU為核心，集成程控恒流源、四線法測量前端、高速A/D轉換、繼電器切換矩陣、人機接口與保護/放電單元，實現從激勵、采樣到計算、存儲與輸出的閉環測量。為提升現場效率，可加入一鍵測量流程與三相不平衡率自動計算；為便于數據追溯，配置存儲與USB導出。核心要點：
 

　　恒流源：輸出0.1–10 A分級可調，電流穩定度與紋波滿足低阻測量需求。
 

　　測量前端：采用四線法/四端子結構，配合前置放大與抗干擾濾波，確保mV級電壓精確測量。
 

　　切換矩陣：多路繼電器陣列實現繞組通道自動切換與測試序列編排。
 

　　人機界面：LCD/觸控、按鍵、狀態指示，支持測量模式與參數設置。
 

　　數據與通信：非易失性存儲、USB/串口導出，便于報告生成與歸檔。
 

　　保護/放電：反電勢吸收、過流/過壓/過熱保護，測試結束自動放電，保障人身與設備安全。
  

　　二、硬件設計與關鍵電路
 

　　程控恒流源
 

　　拓撲建議：AC-DC整流濾波 → 穩壓母線 → MOSFET/IGBT電流驅動 → 采樣/反饋閉環；采用數字電位器/誤差放大器實現輸出電流細粒度調節與穩流控制，輸出范圍覆蓋0.1–10 A以兼顧不同容量繞組(大電感場景需配合助磁/去磁策略)。
 

　　四線法測量前端
 

　　結構：兩條電流線供給恒流，兩條電壓線接高阻抗差分放大級，消除引線電阻與接觸電阻影響；前端加入低通濾波/屏蔽抑制現場電磁干擾。
 

　　信號采集與A/D
 

　　電流采樣：分流器或霍爾電流傳感器，將大電流轉為可測電壓；電壓采樣：差分放大后送入高速A/D，保證動態范圍與分辨率。
 

　　切換與通道控制
 

　　繼電器矩陣完成繞組相別/分接/高低壓側切換；需設計防誤觸與互鎖邏輯，確保測試路徑與安全。
 

　　保護與放電
 

　　反電勢保護：測試結束或異常斷線時，通過放電電阻+二極管回路泄放繞組儲能；加入過流、過壓、過熱與斷線/短路檢測，觸發關斷與告警。
 

　　供電與結構
 

　　供電：工頻AC輸入經隔離/濾波/穩壓為控制與模擬前端供電；機箱采用絕緣與防震設計，接口具備防誤插與加固結構。
 

　　三、測量原理與算法流程
 

　　四線法測阻
 

　　施加恒流I，測得電壓V，計算電阻R=V/I；四線法可有效抑制引線/接觸電阻，適合mΩ–Ω級低阻測量。
 

　　動態與快速測量
 

　　大電感繞組充電時間長，采用“充電→穩態判據→采樣→放電”流程；穩態判據可基于電流變化率/電壓波動閾值；必要時引入助磁法/去磁法縮短穩定時間。
 

　　數據處理與判定
 

　　對采樣數據進行數字濾波/中值平均降噪；計算三相不平衡率與統計指標(均值、標準差)；支持自動量程/自動電流切換與異常點剔除。
 

　　一鍵測量流程(可選)
 

　　一鍵觸發后自動完成：高壓側三相測量→不平衡率計算→放電→低壓側三相測量→不平衡率計算→結果匯總顯示/存儲/打印。
 

　　四、軟件架構與關鍵實現
 

　　任務劃分
 

　　驅動層：恒流源控制、A/D采集、繼電器矩陣、存儲/通信、人機輸入。
 

　　算法層：濾波/擬合、穩態判據、R計算、不平衡率、溫度換算(若具備溫度測量)。
 

　　應用層：測量流程編排、狀態機、異常與保護、報表/導出、自檢/校準。
 

　　核心流程
 

　　初始化→自檢/校準→參數設置→通道選擇→恒流輸出→穩態判據→采樣計算→放電→結果存儲/顯示→下一通道/結束。
 

　　校準與自檢
 

　　提供零點/增益校準與標準電阻自檢功能，支持用戶定期驗證；關鍵參數掉電保存，支持版本/配置回讀。
 

　　人機與數據
 

　　支持多語言/多單位顯示、歷史數據查詢、USB/串口導出與打印；界面提供實時曲線/進度指示與告警提示。
 

　　五、調試、測試與安全規范
 

　　校準與驗證
 

　　變壓器繞組直流電阻測試儀使用標準電阻器進行多點校準(含低阻段)，驗證線性度與重復性；對比高精度表計/電橋，確認誤差指標滿足設計與現場要求。
 

　　功能與性能測試
 

　　驗證0.1–10 A各檔穩流精度、四線法抗引線誤差能力、通道切換正確性與抗干擾性能；進行一鍵測量與三相不平衡率一致性測試。
 

　　可靠性與EMC
 

　　進行高/低溫、濕熱、振動、浪涌/靜電等環境與EMC試驗；完善過流/過壓/過熱/反電勢保護策略與故障自恢復。
 

　　現場安全
 

　　嚴格執行停電、驗電、接地流程；測試線夾與端子確保可靠接觸；測試結束確認放電完成后再拆線；在通風干燥環境下操作，避免潮濕與高溫。
 

　　附：關鍵指標參考與選型建議
 

　　電流輸出：0.1–10 A分級可調，紋波與穩定度滿足低阻測量；恒流源建議采用數字電位器+高精度運放+大功率MOSFET實現閉環穩流。
 

　　測量方法：優先四線法/四端子，配合前置放大與抗干擾設計，提高mV級電壓測量精度與重復性。
 

　　通道與自動化：配置繼電器切換矩陣與一鍵測量流程，自動完成高/低壓側多相測量與三相不平衡率計算，減少換線與人工干預。
 

　　數據與保護：內置存儲與USB導出，完善反電勢/過流/過壓/過熱保護與自動放電，確保人身與設備安全。