南昌板载式电流传感器案例

不同于传统电流比较仪的是，新型交直流电流传感器改进了铁芯结构及信号解调电 路， 增加了环形铁芯 C2 及对其进行激磁的是反向放大器 U2，其与环形铁芯 C1 及采样电 阻 RS1 构成反向激磁的自激振荡磁通门传感器，其作用是用于抵消激磁电压在其他绕组 中产生的电磁感应纹波电流，低通滤波器 LPF 及高通滤波器 HPF 的配合使用将对采样 信号的解调进行优化。设计的新型交直流电流传感器为闭环零磁通交直流电流测量系统。其中交直流 电流不平衡磁势检测由零磁通交直流检测器测量， 交流及直流不平衡磁势均在同一通道 完成信号解调及信号处理。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。南昌板载式电流传感器案例

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。济南纳吉伏电流传感器定制在电力系统中，磁通门电流传感器可以用于测量电网中的交流电流，以监控电力系统的运行状态和电力质量。

实际自激振荡磁通门传感器基于 RL自激振荡电路完成对被测电流信号的磁调制过 程，其中使用比较器电路正反馈模式配合非线性电感完成自激振荡过程。分析一次侧电流 IP 为 0 的初始情况下，自激振荡磁通门电路起振过程中铁芯工 作点及激磁电流变化情况。正常工作时方波激磁电压 Vex 波形及通过非线性电感 L 的激 磁电流 iex 波形如图 2－3 所示， RL 多谐振荡电路开环增益为 Av ，输出方波电压正向峰 值为 VOH ，反向峰值为 VOL 。假设正向激磁电流阈值 I+th ，反向激磁电流阈值 I-th ，且满 足 I+th=-I-th=Ith 。正向充电电流 I+m ，反向充电电流 I-m ，且满足 I+m=-I-m=Im。

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。为了减小零点漂移，可以采取以下措施：选择具有低零点漂移的霍尔电流传感器。

VRS1 为采样电阻 RS1 上电压信号，V’RS2 为采样电阻 RS2 上电压信号 经高通滤波器 HPF 处理后的电压信号，当 HPF 时间常数设置合理， 可有效滤除采样电 阻 RS2 上电压信号中无用低频分量，因此在 V’RS2 保留反向的无用高频分量 VH2 。若参 数设置合理，而高频无用交流分量 VH1 和无用高频分量 VH2 恰好幅值大小相同，则理论 上通过高通滤波器 HPF  即完成了无用高频分量的滤除，从而获得更为纯净的有用低频 信号。然而实际电路无法保证环形铁芯 C1 与 C2 及其附加电路一致性，因此无法完成无 用高频分量完全消除。设计中，新型交直流电流传感器增加低通滤波器 LPF  进一步对 VR12 中高频分量进行滤除，从而完成了对信号解调电路的改进。在磁通门传感器的设计中，通常会采用一个激励磁场，这个磁场会持续振荡，从而可以等效为消磁磁场。佛山霍尔电流传感器设计标准

传统磁通门电流传感器常用偶次谐波检测法来检测被测电流值。南昌板载式电流传感器案例

磁通门传感器是一种根据电磁感应现象加以改造的变压器式的器件，只是它的变压器效应是用于对外界被测磁场进行调制。它的基本原理可以由法拉第电磁感应定律进行解释。磁通门传感器是采用某些高导磁率，低矫顽力的软磁材料（例如坡莫合金）作为磁芯，磁芯上缠绕有激励线圈和感应线圈。在激励线圈中通入交变电流，则在其产生的激励磁场的作用下，感应线圈中产生由外界环境磁场调制而成的感应电势。该电势包含了激励信号频率的各个偶次谐波分量，通过后续的各种传感器信号处理电路，利用谐波法对感应电势进行检测处理，使得该电势与外界被测磁场成正比。又因为磁通门传感器的磁芯只有工作在饱和状态下才能获得较大的信号，所以该传感器又称为磁饱和传感器。与磁通门相关的技术问世于20世纪30年代初期，首先在1931年，Thomas申请了关于磁通门的一项知识产权，接着，有关科学家们根据与磁现象相关的各种大量的实验，总结并提出磁通门技术的工作原理，且当时的实验精度达到了纳特（nT）级别。随后各国的科学家们对与磁通门相关的技术做了进一步的实验和探讨研究，从而证实了磁通门技术的实用性和可发展性，在随后的几十年里，利用该技术制造的各种仪器得到了不断的改进和完善。南昌板载式电流传感器案例