嘉兴磁通门电流传感器发展现状

磁通门探头的磁通变化由激励电流以及初级被测电流的共同变化得出，引入了闭环结构，由于被测初级电流上的存在引起电感值变化，应用闭环原理进行检测以及补偿，补偿电流Zs输入到传感器的次级线圈中，使得开口处场强为0,电感返回至一个参考值。初级电流和次级电流的关系就会由匝数比很明确的给出来。无锡纳吉伏提出了一种紧凑式结构的磁通门传感器，该结构减少了一个磁芯， 应用套环式双磁芯，内部环形磁芯及缠绕在其上的反馈以及激励线圈与初级线圈应用积分反馈式磁通门电流传感器测量方式。外部环绕着反馈线圈的环形磁芯与初级线圈构成电流互感器用以测量高频交流电。这一结构的提出进一步减小了测量探头的体积及功耗。但是却是以付出精确度为代价的，因为套环式结构外部磁芯通过的磁场要远远小于通过内部磁环的，这样会影响电流互感器的测量精度；另外，单磁环无法解决磁通门原理中的变压器效应带来的影响。基于低频滤波的硬件解调方法，用以简化软件中数据处理复杂程度。嘉兴磁通门电流传感器发展现状

磁通门电流传感器是一种基于磁调制原理的高精度电流传感器，具有以下优点： 高精度测量：磁通门电流传感器能够准确测量直流、交流和脉冲等复杂信号的电流值，测量范围宽，精度高，过载能力强。 快速响应：磁通门电流传感器具有快速的响应时间，能够及时响应并测量电流的变化。 宽电流测量范围：磁通门电流传感器的测量范围较宽，可以适应不同电流值的测量需求。 抗干扰能力强：磁通门电流传感器具有抗电磁干扰的能力，能够在复杂的环境中稳定工作。 线性好：磁通门电流传感器的输出信号与输入电流成线性关系，方便进行信号处理和计算。嘉兴磁通门电流传感器发展现状用于直流电流精密测量的直流比较仪结构以及交直流精密测量的交直流电流比较仪结构也是在此基础上发展而来。

G1为基于双铁芯结构的交直流零磁通检测器的传递函数，G2为PI比例积分放大电路的传递函数，G3为PA功率放大电路的传递函数，G4为电流反馈模块的传递函数，G5为感应纹波噪声传递函数，NF为负反馈环节传递函数。根据图3－3，由自动控制系统相关理论，可得反馈绕组中反馈电流IF与一次绕组中一次电流IP之间的传递函数为：IS(s)IP(s)NPG1G2G3G4+NPG4G51+NFG1G2G3G4（3－12）交直流零磁通检测器输入信号为一次绕组WP与反馈绕组WF在铁芯C1及C2中的磁势之差，终输出信号为合成电压信号VR12。根据上述关系，可推导交直流直流零磁通检测器的传递函数G1为：G1=SD==-（3－13）式（3－13）与自激振荡磁通门传感器灵敏度SD公式（2-48）一致。G2的传递函数常通过比例环节及积分环节的特征参数表示：(1)G2=-KPI|1+|（3－14）（jwτ1)

零磁通交直流检测器的信号处理电路主要包括低通滤波器LPF及高通滤波器HPF以及环形铁芯C2及反相放大器U2及采样电阻RS2的相关设计。保证环形铁芯C1与环形铁芯C2的对称性以及激磁电流iex1与激磁电流iex2的对称性是系统达到零磁通闭环测量的重要条件，因此环形铁芯C2与环形铁芯C1磁性参数及几何参数完全相同，其上绕制激磁绕组W2匝数N2=N1。采样电阻RS2选取与采样电阻RS1同阻值、同型号电阻。反相放大器U2选择与比较放大器U1相同型号规格的运算放大器，但在电路上构成单位比例反相放大器，其输出端串接激磁绕组W2及采样电阻RS2。低通滤波器LPF及高通滤波器HPF的实现方法很多。常见的滤波器包括无源RC滤波器及有源RC滤波器。有源滤波器需要外部电源供电及运算放大器，增加了电路成本及功耗。电流是物理学中的一个基本物理量，电流测量是电气测量中必不可少的一部分。

无锡纳吉伏研制的新型交直流测量传感器包括电流检测、信号解调、误差控制、电流反馈等多个模块，可建立基于各模块的系统误差模型和误差传递函数，为各个模块参数优化设计及进一步减小系统稳态测量误差提供理论依据。首先对各模块进行数学建模，其中电流检测模块包含两个非线性环形铁芯，环形铁芯C1与C2始终工作在完全相反的激磁状态，而环形铁芯C1与C2材料参数一致，电路参数也保持一致，若从系统的观点将两个铁芯看做一个整体，当系统稳定时虽然单个铁芯的工作状态相反，但整体上看两者均工作在零磁通状态下，也就是说当系统达到稳态，此时虽然铁芯C1和C2分别都是非线性磁性元件，而整体上激磁磁通为0，整体可以看作工作在线性区的合成磁性元件C12。合成磁性元件的铁芯参数与原单个铁芯的磁性参数一致，即有效磁导率，磁饱和强度等参数相同，而几何参数中，合成铁芯C12截面面积为单个铁芯截面面积的2倍，有效磁路长度与单个铁芯有效磁路长度相同。同时，忽略磁滞损耗及涡流损耗，仍选取三折线模型对合成铁芯C12进行建模。通过对两个非线性环形铁芯的激磁过程分析并整体建模，可将非线性问题近似简化为线性问题，从而可以从线性系统的角度对系统模型进行分析。结合电子补偿式交流比较仪及自平衡式直流比较仪的结构建立闭环交直流电流传感器。嘉兴磁通门电流传感器发展现状

磁通门电流传感器适用于动力电池电量监测和高精度电流监测等应用场合，如电动汽车电池管理系统。嘉兴磁通门电流传感器发展现状

导致正半周波自激振荡过程将不会在原 t5 时刻进入饱和区，而是略 有延后，即铁芯 C1 工作点将滞后进入负向饱和区 C；而在正向饱和区 A 及负向饱和区 C 中，激磁电流峰值仍然满足 I+m=-I-m=Im=ρVOH/RS，且非线性电感时间常数未发生变化， 因此铁芯 C1 饱和区自激振荡阶段， 激磁电流由 I+th1 正向增大至 I+m 的时间间隔增大， 而 激磁电流由 I-th1  负向增大至 I-m  的时间间隔减小。 由上述分析可知，测量正向直流时铁 芯工作点的特征为： 铁芯 C1 工作在正向饱和区 B 的时间大于工作在负向饱和区 C 的时 间，使激磁电流 iex 波形上出现了正负半周波波形上的不对称性。在一 次电流 IP 为正时，激磁电流 iex 在一个周波内，正半周波电流平均值小于负半周波电流 平均值， 采样电阻 RS 上采样电压 VRs 一个周波内平均值为负。嘉兴磁通门电流传感器发展现状