深圳高精度电流传感器发展现状

基于自激振荡磁通门技术和传统电流比较仪结构，通过改 进铁芯结构及信号解调电路， 构建了闭环零磁通交直流电流测量方案，研制了新型交直 流电流传感器样机。样机总体包括两个铁芯三个绕组， 其中改进结构的自激振荡磁通门 传感器作为新型交直流电流传感器的零磁通检测器， 检测一二次电流磁势之差，构成了 新型交直流电流传感器的电流检测模块，除此之外还包括信号处理模块， 误差控制模块 及电流反馈模块。环形铁芯 C1 及 C2 为传感器磁性器件，两者磁性材料参数一 致， 几何尺寸完全一致， 均选取高磁导率、低矫顽力、高磁饱和感应强度的非线性铁磁 材料。磁通门信号淹没在强大的变压器效应感应电势之中。深圳高精度电流传感器发展现状

目前针对复杂电流波形的测量方法一般采用对被测电流的进行分段线性化处理。实际使用的电磁原理的电流传感器主要有电流调制型和电压调制型。在对复杂电流进行测量时，可以对复杂电流进行傅里叶分解，在保证精度的基础上，忽略分解后的部分高次谐波，当电压型调制的传感器的激励频率远大于保留下来的高次谐波的频率，可以对被测复杂波形做分段线性化处理，然后可以测量复杂电流波形。电压调制型电流传感器不能对电流变化剧烈的复杂电流波形进行准确的测量。因为此时激励电压的频率不容易做到远远的大于被测电流分解后的保留谐波的频率。当被测电流的在极短的时间中变化的很大的值，即被测电流具有很高的高频分量时，电压调制型电流往往不能使用。另一方面，若被测电流波形中的较大值和较小值得差距很大，此时就不能既保证对小电流的测量精度，保证对较大电流的测量准确性，所以在测量的复杂电流的波形时，电压调制型电流传感器并不是适用于各种场合。扬州霍尔电流传感器报价回收的废料形式包括电池（23%）、正极片（33%）和废旧黑粉（44%）；回收三元废料18.8万吨。

为了简化运算，按照自激振荡磁通门电路， 激磁磁芯选取高磁导率、 低剩磁、低矫顽力的铁磁材料，铁芯 C1  磁化曲线模型选择三折线分段线性化函数模型 表示， 并忽略铁芯磁滞效应， 在线性区 A 的激磁电感为 L，在正向饱和区 B 及负向饱和 区 C 的激磁电感为 l，且满足 L>>l。假设零时刻时，激磁电流 iex 达到负向充电最大电流 I-m ，且零时刻激磁方波电压由 负向峰值 VOL 跃变为正向峰值 VOH。同时满足-VOL=VOH=Vout ，正负向激磁电流峰值仍然 满足 I+m=-I-m=Im=ρVOH/RS

新型交直流传感器的误差影响因素包括： 误差控制电路比例环 节比例系数 KPI 、积分环节的积分时间常数 τ1 、反馈绕组 WF  的复阻抗 ZF 、激磁绕组匝 数 N1、反馈绕组匝数 NF、终端测量电阻 RM 及采样电阻 RS1。通过减小终端测量电阻 RM   阻值， 降低激磁绕组匝数 N1 ，增大采样电阻 RS1  阻值， 及增大各个放大电路开环增益均 可降低新型交直流电流传感器的稳态误差。传统铁磁元件分析过程中常见的影响因素， 系统的磁性误差， 如外界电磁干扰、绕组绕线的不均匀性导致的漏磁通及铁磁元件本身 漏磁通的影响， 以及一次绕组偏心导致的一次绕组磁势不对称所带来的误差， 在系统建模中未以考虑。 另外， 系统的容性误差， 如绕组匝与匝之间的匝间电容， 不同绕组之间 的寄生电容， 在一定程度上对系统的误差也有影响。磁通门电流传感器利用磁通门原理来测量电流，具有精度高、稳定性好、线性度好等优点。

其中Ith为铁芯C1饱和阈值电流，其大小取决于非线性铁芯C1磁性参数，具体表达式如下：I=Ψth=N1BsSthLL（2－41）其中Ψth为饱和阈值磁通量，BS为饱和磁感应强度，S为铁芯截面面积。将式（2-41）带入式（2－40）化简后可得：T=4NBS1sVout（2－42）由式（2－42）可知，激磁电压周期只是与铁芯材料饱和磁感应强度BS及截面积S，激磁绕组匝数N1和激磁电压峰值Vout有关。通过选择合适磁性材料的铁芯，并设计相关几何参数，激磁激磁绕组匝数N1和激磁电压峰值Vout即可对检测带宽进行相应设计。将一次电流中的直流和交流分量分通道单独检测研制了四铁芯六绕组交直流电流比较仪。南京霍尔电流传感器单价

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提出自激振荡磁通门传感器用于交直流电流检测， 其对直流检测的 误差在 0.2%以内。而传统基于磁通门法的直流大 电流检测装置可以达到 0.05 级及以上测量精度， 因此已有方案显然存在不足。（1）现有 自激振荡磁通门法的研究均未深入探讨自激振荡磁通门传感器作为交直流零磁通检测 器情况下的准确度影响因素及改进措施，未构建传感器一二次磁势平衡过程中的误差传 递函数模型。（2）现有的自激振荡磁通门传感器方案为多铁芯多绕组结构， 一次电流含 有交流信号时， 激磁电流在各个绕组上产生的感应纹波电流信号均影响整个系统一二次 磁势平衡及电流准确测量， 传感器在铁芯和绕组结构以及传感器解调电路等方面需要改 进以提高其交直流测量精度。深圳高精度电流传感器发展现状