镇江大量程电流传感器

由自激振荡磁通门传感器交直流适应性分析可知，设计性能优异的自激振荡磁通门传感器，在激磁频率方面有所要求，本节将对铁磁材料参数及各个电路参数设计进行探讨。作为电流传感器，本节主要关注其检测带宽、量程、线性度、灵敏度及稳定度五个方面的特性并对其进行探究。（1）检测带宽WIP根据自激振荡磁通门传感器数学模型分析，其检测交流频率受到激磁电压频率fex限制，自激振荡磁通门传感器检测带宽WIP<fex/2。理论上激磁电压频率越大，检测带宽越大，对低频信号测量越准确。激励磁场的瞬时值方向呈周期性变化，磁芯的磁导率随激励磁场的改变而变化。镇江大量程电流传感器

电流的精密测量一直是工业生产制造和计量科学理论的重要课题。近些年来，伴随着智能电网的快速建设及交直流混合配电网的不断发展，配网中交直流混合电网的建设规模及复杂度均有增加。由于交直流配网的发展以及整流型用电负荷的增多，例如电气化铁路、大型整流硅设备及炼钢、炼铝、塑料制品厂商的增多，使得交流电网中存在直流分量。直流分量的存在，使得配网中现有的交流检测设备产生了误差增大、计量失准、保护误动等多种问题，变压器等设备在直流分量下输出电压畸变。镇江大量程电流传感器当磁芯处于非饱和状态时，磁导率近似为一个不变的常数。

电流精密测量研究一直以来都是计量领域的重点研究方向之一。测量电流基本的原理是法拉第电磁感应原理，由此发展出电流互感器。而研究发现电流互感器正常工作时，需要励磁电流对主铁芯进行磁化，而铁芯磁化曲线具有非线性特征，因此励磁电流也表现出非线性特征。非线性励磁电流为电流互感器误差的根本原因。一开始基于电流互感器结构对交流精密测量提出改进措施的是南斯拉夫尼古拉特斯拉（Insititue Nikola Tesla）研究所，其结合指零仪提出交流比较仪结构，通过外加电流源对励磁电流进行补偿，使得一二次安匝平衡，然后完成电流互感器精度的提升，其研究成果用于电流互感器的计量性能测试。1950 年之后，加拿大学者 N.L.Kuster 等，通过对原有比较仪结 构参数进行优化，研制出了比例精度高于0.1ppm 的交流比较仪。随后1964 年，N.L.Kuster 和 W.J.M.Moore 在原有交流比较仪结构的基础上，将其与传统电磁式电流互 感器结构结合，提出了补偿式电流比较仪概念，所研制的宽量程补偿式交流比较仪在 5A 至1200A量程内，比例精度达到 5ppm。

传统的自激振荡磁通门电路测量直流是通过测量采样电阻上的电压信号进行信号 采集， 其中有用信号为采样电阻上电压信号的平均值， 实际电路在测量直流时通过低通 滤波器 LPF 即可完成平均值电压信号解调。然而当测量交直流信号时， 由于一次侧电流 中有交流信号， 其在激磁绕组上产生的感应电流信号势必会影响铁芯激磁过程， 此时铁 芯的激磁过程变得更为复杂， 非线性特征更为明显， 使激磁电流中产生大量高频的无用 谐波， 而低通滤波器 LPF 虽然结构简单， 成本低，但是其滤波效果有限， 导致高频谐波 滤波后仍有残留， 其伴随有用信号进入误差控制模块，将影响终测量结果的准确性。 因此，本文设计的新型交直流电流传感器，通过低通滤波器 LPF 配合高通滤波器 HPF  对取自采样电阻 RS1 上的电压信号进一步处理，有效滤除其中的无用高频谐波信号，以 提高零磁通交直流检测器测量精度。激磁电压频率大于一次交流频率，因此可以将一次交流在每个极短的激磁电压周期内，看作缓慢变化的直流信号。

霍尔效应是指当一个载流子（如电子或空穴）通过一段具有电流的导电材料时，如果该导电材料处于一个垂直于电流方向的磁场中，会在该材料上产生一种电压差。这个电压差被称为霍尔电压，其大小与电流、磁场以及导电材料的特性有关。 基于霍尔效应的原理，可以制造霍尔元件，如霍尔传感器，用来测量磁场强度、电流等物理量。典型的霍尔传感器包括霍尔元件、放大器和输出接口等组件。当霍尔元件处于磁场中，载流子在材料内运动，受磁场力的作用，产生一侧电势高于另一侧的现象，形成霍尔电压。通过霍尔传感器的放大器，可以将微弱的霍尔电压放大成可测量的电压信号。输出接口可以将信号传递给测量仪器或控制系统进行进一步处理。 霍尔原理的优势在于其非接触式测量和高灵敏度。由于霍尔传感器内部实际上没有电流通过，因此不存在耗损和磨损的问题，具有较长的使用寿命和稳定性。此外，霍尔传感器对于小信号的测量也具有较高的灵敏度。 基于霍尔原理的应用包括磁场测量、电流检测、位置和速度测量等，在自动化、汽车、电子设备等领域都得到广泛应用。结合自激振荡磁通门技术和电流比较仪结构，研制出三铁芯三绕组的闭环零磁通交直流电流传感器。镇江大量程电流传感器

在高速电力电子变换器、电机控制、电磁兼容性测试等领域，需要测量和监控高频电流。镇江大量程电流传感器

当一次电流 IP>0，即为正向直流偏置，其在铁芯 C1  中产生恒定的增磁直流磁通， 铁芯 C1 磁化曲线将向左发生平移， 使铁芯 C1 进入正向饱和区的阈值电流变小。 且正向 饱和阈值电流满足 I+th1=I+th-βIp，其中 β=NP/N1 为一次绕组 WP 匝数 NP 与激磁绕组 W1 匝 数 N1 之间的比值。此时新的振荡过程将不同于原 IP=0 时自激振荡过程， 由于正向饱和 阈值电流 I+th1 小于原正向激磁阈值电流 I+th ，导致正半周波自激振荡过程将不会在原 t1 时刻进入饱和区， 而是略有提前， 即铁芯 C1 工作点将提前进入正向饱和区 B；同时由于 正向直流磁通作用，铁芯 C1  进入负向饱和区需要额外的激磁电流以抵消正向直流产生 的的增磁直流磁通，使得铁芯 C1 进入负向饱和区 C 的阈值电流变大，负向饱和阈值电 流满足 I-th1=I-th-βIp。镇江大量程电流传感器