福州车规级电流传感器发展现状

探究了交直流电流测量方法的适应性并阐述自激振荡磁通门传感器适应  于交直流电流测量的独特优势。其次，通过对自激振荡磁通门电路起振过程的分析，并应用非线性铁芯的三折线模型及电路理论，分析了基于自激振荡磁通门传感器的交直流测量原理， 在此基础上探讨了交直流电流下自激振荡磁通门传感器测量的适应性，为设计新型交直流电流传感器奠定理论基础。后讨论了自激振荡磁通门传感器的关键特性：检测带宽、量程、线性度、灵敏度及稳定性等，为新型交直流电流传感器的设计提供理论依据。磁通门信号淹没在强大的变压器效应感应电势之中。福州车规级电流传感器发展现状

t7时刻起铁芯C1工作点回移至线性区A，非线性电感L仍继续充电，此时激磁感抗ZL较大，激磁电流iex缓慢由I-th继续增大，直至在t8时刻增大为0。t5～t8期间，构成了激磁电流iex的负半周波TN。至此0～t8期间构成了RL自激振荡电路一个完整的周波，通过上述分析可知，在一个完整的振荡周期内，激磁铁芯C1工作点在线性区A、正向饱和区B及负向饱和区C之间，由A→B→A→C→A来回振荡。就物理本质而言，磁通门传感器正是利用磁性材料非线性的特点，完成了自激振荡的起振过程[16]。这同时也表明，在使用自激振荡磁通门传感器时，需要满足正负大充电电流Im大于铁芯C1激磁电流阈值Ith的约束条件，即自激振荡磁通门正常运行需满足Im>>Ith。成都零磁通电流传感器出厂价磁通门电流传感器由于其宽频响特性，可以满足这些应用的需求。

值得注意的是，当激磁电压频率fex较小或与一次被测电流自身频率相近时，由于电磁感应原理在激磁绕组产生工频50Hz感应电流信号，此时在在单个激磁电流波形中，无法对有效区分频率相近的50Hz感应电流信号和与激磁电压频率一致的激磁电流信号。因此自激振荡磁通门方法对激磁电压频率的设置一般需按照香农采样定理原则，即激磁电压频率大于两倍被测电流频率fex≥2f。图2－6～2－8分别为通过Tek示波器（TDS2012B）所观察，当IP=1A直流，IP=-1A直流及IP=1A交流时，采样电阻RS1上激磁电流波形。

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。磁通门电流传感器也可以用于测量直流电流，例如在电池充电和放电过程中，可以监测电池的电流和电量状态。

比较各个铁芯的矩形比及磁导率参数可知，铁基纳米晶不仅磁导率高、磁饱和强度大且矩形比高，可保证铁芯饱和激磁电流阈值较小，易于进入正负交替饱和状态，因此本文选择了铁基纳米晶作为铁芯材料。磁芯材料的尺寸取决于一次穿心导体的几何尺寸，铁芯形状选择为环形铁芯形状。经查阅相关资料，本文考虑配网用500A母排尺寸及传感器缠绕各个绕组及加装外壳尺寸后的内径裕量，终设计环形铁芯C1及C2内径大小d：75mm，外径大小D：85mm，纵向高度h：10mm。同时铁芯截面面积SC及平均磁路长度le满足下式：磁场稳定性：由于激励磁场是持续振荡的，它可以有效地抵消外部磁场的干扰，从而保证了测量的准确性。苏州计量级电流传感器厂家

在电气工程中，电流测量对于评估电路的性能和优化设计至关重要。福州车规级电流传感器发展现状

当闭环零磁通交直流电流测量系统正常运行时， 环形铁芯 C1 由比较放大器 U1 进行方波激磁，而环形铁芯 C2 通过反相放大器 U2 进行方波激磁。反 相放大器 U2 为反相单比例放大器，因此环形铁芯 C1 与环形铁芯 C2 激磁电流幅值相同 而相位完全相反， 因此环形铁芯 C1 与环形铁芯 C2 工作在完全相反的激磁状态。 同时当 一次绕组中电流与反馈绕组电流磁势不平衡时，将在电流检测模块的采样电阻 RS1 上检 测出与一二次磁势之差成正比的交直流采样电压信号 VRS1 ，VRS1 中直流分量大小与一二 次直流磁势之差成正比， VRS1 中交流分量大小与一二次交流磁势之差成正比， 而方向与 一次电流方向相反。信号处理电路将采样电阻 RS2 上的交直流采样电压信号 VRS2 通过高 通滤波器 HPF 后，与采样电阻 RS1 上的交直流采样电压信号 VRS1 与进行叠加得到合成 电流信号 VR12，终合成电流信号 VR12 经过低通滤波器 LPF 完成信号解调。 解调后的 误差电流信号 Ve 输入至 PI 比例积分电路完成误差控制， 其中 PI 比例积分电路输出电压 信号经 PA 功率放大电路放大后产生反馈电流 IF，通过反馈绕组 WF 在环形铁芯 C1 及 C2 上产生反馈电流磁势。当一二次磁势不平衡时， 激磁电流 iex 平均值不为 0，从而产生误 差电流信号 Ve 。福州车规级电流传感器发展现状