杭州高穩(wěn)定性電流傳感器發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著精密電子電路的發(fā)展，在微弱電流測量領(lǐng)域，自激振蕩磁通門技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，不同于傳統(tǒng)磁調(diào)制器式磁通門傳感器，其電路結(jié)構(gòu)簡單，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，自身線性度可通過優(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量的新方案。無錫納吉伏公司基于高精度交直流電流測量方法的適應(yīng)性及自激振蕩磁通門技術(shù)理論研究，提出新型交直流電流檢測方法，主要完成交直流電流的高精度測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量失準的問題，同時通過設(shè)計合適鐵磁參數(shù)及相關(guān)電路達到高精度交直流電流測量要求，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線圈并且此線圈必須通入一個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，能夠在長時間運行的應(yīng)用中提供穩(wěn)定可靠的電壓測量結(jié)果，同時減少能源消耗。高線性度：電壓傳感器的輸出與輸入電壓之間具有較高的線性關(guān)系，能夠準確地反映被測電壓信號的變化情況。良好的穩(wěn)定性：電壓傳感器通常具有較好的長期穩(wěn)定性，能夠在長時間使用中保持較高的測量準確度，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)計和制造過程中通?？紤]了安全性和可靠性要求，能夠提供安全可靠的電壓測量解決方案。天津動力電池測試電流傳感器設(shè)計標準通過持續(xù)振蕩的激勵磁場，磁通門傳感器有效地降低了被測導(dǎo)體中的磁滯效應(yīng)。

無錫納吉伏研制的新型交直流測量傳感器包括電流檢測、信號解調(diào)、誤差控制、電流反饋等多個模塊，可建立基于各模塊的系統(tǒng)誤差模型和誤差傳遞函數(shù)，為各個模塊參數(shù)優(yōu)化設(shè)計及進一步減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)測量誤差提供理論依據(jù)。首先對各模塊進行數(shù)學(xué)建模，其中電流檢測模塊包含兩個非線性環(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)的觀點將兩個鐵芯看做一個整體，當系統(tǒng)穩(wěn)定時雖然單個鐵芯的工作狀態(tài)相反，但整體上看兩者均工作在零磁通狀態(tài)下，也就是說當系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)，此時雖然鐵芯C1和C2分別都是非線性磁性元件，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)與原單個鐵芯的磁性參數(shù)一致，即有效磁導(dǎo)率，磁飽和強度等參數(shù)相同，而幾何參數(shù)中，合成鐵芯C12截面面積為單個鐵芯截面面積的2倍，有效磁路長度與單個鐵芯有效磁路長度相同。同時，忽略磁滯損耗及渦流損耗，仍選取三折線模型對合成鐵芯C12進行建模。通過對兩個非線性環(huán)形鐵芯的激磁過程分析并整體建模，可將非線性問題近似簡化為線性問題，從而可以從線性系統(tǒng)的角度對系統(tǒng)模型進行分析。

當一次電流IP為純直流分量時，通過分析式（3－20）可知，此時jw=0，ZF=0時，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）為單獨測量直流時的新型交直流傳感器穩(wěn)態(tài)誤差傳遞函數(shù)模型。此時由于PI比例積分電路在直流測量情況下，時間常數(shù)趨近于0，理論上比例積分電路開環(huán)增益趨近于無窮大，因此直流測量誤差趨近于0。然而實際當測量交直流電流時，PI比例積分電路的開環(huán)增益有限，因此仍需考慮其他參數(shù)設(shè)計。同時需要注意，在建立交直流電流傳感器穩(wěn)態(tài)誤差模型時，對基于雙鐵芯結(jié)構(gòu)自激振蕩磁通門傳感器的零磁通交直流檢測器進行了線性化處理，因此保證零磁通交直流檢測器線性度是新型交直流傳感器設(shè)計的關(guān)鍵，而激磁繞組匝數(shù)N1及采樣電阻RS1均影響交直流檢測器線性度，因此在參數(shù)設(shè)計時需要綜合考慮各項指標。磁通門電流傳感器利用磁通門原理來測量電流，具有精度高、穩(wěn)定性好、線性度好等優(yōu)點。

根據(jù)前述假設(shè)，Im<<IC且在線性區(qū)A激磁電感L遠大于飽和區(qū)B、C激磁電感l(wèi)，因此τ2>>τ1，因此式（2－31）進一步化簡得：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Vex在一個周波內(nèi)平均電壓Vav滿足：Vav=Vout=ICβ一II(p1)thVout（2－33）根據(jù)前述假設(shè)Ith<<IC可進一步對式（2-33）分母進行化簡，帶入下列表達式IC=Vout/Rsum，β=Np/N1，iex=Vout/(RC+RS)及Rsum=RC+RS可進一步得激磁電流平均值iav滿足：iav=一（2－34）式（2－34）即為平均電流模型基于磁化曲線的分段線性化模型所得激磁電流與一次電流之間的定量關(guān)系式，即自激振蕩磁通門電路激磁電流平均值與一次電流之間呈線性比例關(guān)系，且激磁電流平均值正負與一次電流方向相關(guān)。自激振蕩磁通門電路可以識別電流方向且激磁電流平均值與一次電流量值線性相關(guān)，這便為自激振蕩磁通門電路測量交流及交直流提供了理論上的可行性，現(xiàn)對IP為交直流電流時，自激振蕩磁通門電路測量原理進行分析。在高速電力電子變換器、電機控制、電磁兼容性測試等領(lǐng)域，需要測量和監(jiān)控高頻電流。西安化成分容電流傳感器報價

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極短的激磁電壓周期內(nèi)，看作緩慢變化的直流信號。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檢測，研制了四鐵芯六繞組交直 流電流比較儀，交流分量通過傳統(tǒng)的交流比較儀方式進行檢測，交流勵磁檢測信號經(jīng)50 Hz 的帶通濾波電路 A1 后輸出至反饋繞組；直流分量通過自平衡式雙鐵芯磁調(diào)制器進行 檢測，直流檢測信號通過峰差解調(diào)電路對二次諧波信號解調(diào)，經(jīng)過100 Hz帶通濾波電路 A2  濾除低頻及高頻諧波信號后經(jīng)信號放大器放大，然后輸出至反饋繞組，反饋繞組產(chǎn)生的磁勢與一次電流中直流磁勢相抵消，從而構(gòu)成零磁通閉環(huán)交直流測量系統(tǒng)。其研 究認為，系統(tǒng)中的交流比較儀與直流比較儀互不影響，可以實現(xiàn)交直流同時測量。該交 直流電流比較儀變比為 2000:1，測量穩(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等問題，因此零點誤差較大，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