杭州高穩(wěn)定性電流傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著精密電子電路的發(fā)展，在微弱電流測(cè)量領(lǐng)域，自激振蕩磁通門(mén)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，不同于傳統(tǒng)磁調(diào)制器式磁通門(mén)傳感器，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需外加激磁電源，供電部分直接取自電子電路。其靈敏度不受自激振蕩頻率限制，自身線(xiàn)性度可通過(guò)優(yōu)化鐵磁參數(shù)提高，然后結(jié)合傳統(tǒng)電流比較儀結(jié)構(gòu)，成為本文交直流電流精密測(cè)量的新方案。無(wú)錫納吉伏公司基于高精度交直流電流測(cè)量方法的適應(yīng)性及自激振蕩磁通門(mén)技術(shù)理論研究，提出新型交直流電流檢測(cè)方法，主要完成交直流電流的高精度測(cè)量方法研究及裝置研制，致力于解決一二次融合背景下交直流電流計(jì)量失準(zhǔn)的問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)合適鐵磁參數(shù)及相關(guān)電路達(dá)到高精度交直流電流測(cè)量要求，為抗直流電流互感器及交直流電流傳感器的溯源提供一種新思路。為工作在零磁通狀態(tài)，電流傳感器中加入次級(jí)線(xiàn)圈并且此線(xiàn)圈必須通入一個(gè)合適的電流以保證磁芯的零磁通狀態(tài)。杭州高穩(wěn)定性電流傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

寬工作溫度范圍：電壓傳感器通常能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)正常工作，適應(yīng)各種環(huán)境條件下的應(yīng)用需求。低功耗：電壓傳感器通常采用低功耗設(shè)計(jì)，能夠在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的應(yīng)用中提供穩(wěn)定可靠的電壓測(cè)量結(jié)果，同時(shí)減少能源消耗。高線(xiàn)性度：電壓傳感器的輸出與輸入電壓之間具有較高的線(xiàn)性關(guān)系，能夠準(zhǔn)確地反映被測(cè)電壓信號(hào)的變化情況。良好的穩(wěn)定性：電壓傳感器通常具有較好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，能夠在長(zhǎng)時(shí)間使用中保持較高的測(cè)量準(zhǔn)確度，不易受外界環(huán)境因素的影響。安全可靠：電壓傳感器在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中通?？紤]了安全性和可靠性要求，能夠提供安全可靠的電壓測(cè)量解決方案。天津動(dòng)力電池測(cè)試電流傳感器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)持續(xù)振蕩的激勵(lì)磁場(chǎng)，磁通門(mén)傳感器有效地降低了被測(cè)導(dǎo)體中的磁滯效應(yīng)。

無(wú)錫納吉伏研制的新型交直流測(cè)量傳感器包括電流檢測(cè)、信號(hào)解調(diào)、誤差控制、電流反饋等多個(gè)模塊，可建立基于各模塊的系統(tǒng)誤差模型和誤差傳遞函數(shù)，為各個(gè)模塊參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及進(jìn)一步減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)測(cè)量誤差提供理論依據(jù)。首先對(duì)各模塊進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，其中電流檢測(cè)模塊包含兩個(gè)非線(xiàn)性環(huán)形鐵芯，環(huán)形鐵芯C1與C2始終工作在完全相反的激磁狀態(tài)，而環(huán)形鐵芯C1與C2材料參數(shù)一致，電路參數(shù)也保持一致，若從系統(tǒng)的觀(guān)點(diǎn)將兩個(gè)鐵芯看做一個(gè)整體，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)雖然單個(gè)鐵芯的工作狀態(tài)相反，但整體上看兩者均工作在零磁通狀態(tài)下，也就是說(shuō)當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，此時(shí)雖然鐵芯C1和C2分別都是非線(xiàn)性磁性元件，而整體上激磁磁通為0，整體可以看作工作在線(xiàn)性區(qū)的合成磁性元件C12。合成磁性元件的鐵芯參數(shù)與原單個(gè)鐵芯的磁性參數(shù)一致，即有效磁導(dǎo)率，磁飽和強(qiáng)度等參數(shù)相同，而幾何參數(shù)中，合成鐵芯C12截面面積為單個(gè)鐵芯截面面積的2倍，有效磁路長(zhǎng)度與單個(gè)鐵芯有效磁路長(zhǎng)度相同。同時(shí)，忽略磁滯損耗及渦流損耗，仍選取三折線(xiàn)模型對(duì)合成鐵芯C12進(jìn)行建模。通過(guò)對(duì)兩個(gè)非線(xiàn)性環(huán)形鐵芯的激磁過(guò)程分析并整體建模，可將非線(xiàn)性問(wèn)題近似簡(jiǎn)化為線(xiàn)性問(wèn)題，從而可以從線(xiàn)性系統(tǒng)的角度對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行分析。

當(dāng)一次電流IP為純直流分量時(shí)，通過(guò)分析式（3－20）可知，此時(shí)jw=0，ZF=0時(shí)，可得新型交直流電流傳感器的直流穩(wěn)態(tài)誤差εDC為：11+KPIN1RM(KPAN)FRS1(1+偽)式（3－21）為單獨(dú)測(cè)量直流時(shí)的新型交直流傳感器穩(wěn)態(tài)誤差傳遞函數(shù)模型。此時(shí)由于PI比例積分電路在直流測(cè)量情況下，時(shí)間常數(shù)趨近于0，理論上比例積分電路開(kāi)環(huán)增益趨近于無(wú)窮大，因此直流測(cè)量誤差趨近于0。然而實(shí)際當(dāng)測(cè)量交直流電流時(shí)，PI比例積分電路的開(kāi)環(huán)增益有限，因此仍需考慮其他參數(shù)設(shè)計(jì)。同時(shí)需要注意，在建立交直流電流傳感器穩(wěn)態(tài)誤差模型時(shí)，對(duì)基于雙鐵芯結(jié)構(gòu)自激振蕩磁通門(mén)傳感器的零磁通交直流檢測(cè)器進(jìn)行了線(xiàn)性化處理，因此保證零磁通交直流檢測(cè)器線(xiàn)性度是新型交直流傳感器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，而激磁繞組匝數(shù)N1及采樣電阻RS1均影響交直流檢測(cè)器線(xiàn)性度，因此在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)。磁通門(mén)電流傳感器利用磁通門(mén)原理來(lái)測(cè)量電流，具有精度高、穩(wěn)定性好、線(xiàn)性度好等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)前述假設(shè)，Im<<IC且在線(xiàn)性區(qū)A激磁電感L遠(yuǎn)大于飽和區(qū)B、C激磁電感l(wèi)，因此τ2>>τ1，因此式（2－31）進(jìn)一步化簡(jiǎn)得：T=TP+TN=(IC一4Ith(I)th(β(IC)Ip(一)I(h)(τ2Ith(一)Ip1)（2－32）根據(jù)式（2－27）（2－30）（2－32）可求得激磁電壓信號(hào)Vex在一個(gè)周波內(nèi)平均電壓Vav滿(mǎn)足：Vav=Vout=ICβ一II(p1)thVout（2－33）根據(jù)前述假設(shè)Ith<<IC可進(jìn)一步對(duì)式（2-33）分母進(jìn)行化簡(jiǎn)，帶入下列表達(dá)式IC=Vout/Rsum，β=Np/N1，iex=Vout/(RC+RS)及Rsum=RC+RS可進(jìn)一步得激磁電流平均值iav滿(mǎn)足：iav=一（2－34）式（2－34）即為平均電流模型基于磁化曲線(xiàn)的分段線(xiàn)性化模型所得激磁電流與一次電流之間的定量關(guān)系式，即自激振蕩磁通門(mén)電路激磁電流平均值與一次電流之間呈線(xiàn)性比例關(guān)系，且激磁電流平均值正負(fù)與一次電流方向相關(guān)。自激振蕩磁通門(mén)電路可以識(shí)別電流方向且激磁電流平均值與一次電流量值線(xiàn)性相關(guān)，這便為自激振蕩磁通門(mén)電路測(cè)量交流及交直流提供了理論上的可行性，現(xiàn)對(duì)IP為交直流電流時(shí)，自激振蕩磁通門(mén)電路測(cè)量原理進(jìn)行分析。在高速電力電子變換器、電機(jī)控制、電磁兼容性測(cè)試等領(lǐng)域，需要測(cè)量和監(jiān)控高頻電流。西安化成分容電流傳感器報(bào)價(jià)

激磁電壓頻率大于一次交流頻率，因此可以將一次交流在每個(gè)極短的激磁電壓周期內(nèi)，看作緩慢變化的直流信號(hào)。杭州高穩(wěn)定性電流傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

將一次電流中的直流和交流分量分通道單獨(dú)檢測(cè)，研制了四鐵芯六繞組交直 流電流比較儀，交流分量通過(guò)傳統(tǒng)的交流比較儀方式進(jìn)行檢測(cè)，交流勵(lì)磁檢測(cè)信號(hào)經(jīng)50 Hz 的帶通濾波電路 A1 后輸出至反饋繞組；直流分量通過(guò)自平衡式雙鐵芯磁調(diào)制器進(jìn)行 檢測(cè)，直流檢測(cè)信號(hào)通過(guò)峰差解調(diào)電路對(duì)二次諧波信號(hào)解調(diào)，經(jīng)過(guò)100 Hz帶通濾波電路 A2  濾除低頻及高頻諧波信號(hào)后經(jīng)信號(hào)放大器放大，然后輸出至反饋繞組，反饋繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)與一次電流中直流磁勢(shì)相抵消，從而構(gòu)成零磁通閉環(huán)交直流測(cè)量系統(tǒng)。其研 究認(rèn)為，系統(tǒng)中的交流比較儀與直流比較儀互不影響，可以實(shí)現(xiàn)交直流同時(shí)測(cè)量。該交 直流電流比較儀變比為 2000:1，測(cè)量穩(wěn)態(tài)交流誤差小于10ppm、穩(wěn)態(tài)直流誤差小于 100ppm。但是直流測(cè)量部分采用了傳統(tǒng)的磁調(diào)制技術(shù)，其解調(diào)電路和鐵芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成 本略高。加上雙鐵芯磁調(diào)制器存在虛假平衡點(diǎn)等問(wèn)題，因此零點(diǎn)誤差較大，在一定程度上限制了其使用和發(fā)展杭州高穩(wěn)定性電流傳感器發(fā)展現(xiàn)狀