温州工控级电流传感器发展现状

其中一次绕组 WP 中流过一次电流为 IP ，匝数为 NP 。一次电流绕组穿过环形铁芯 C1 及 C2 的中心，铁芯 C1 上均匀绕制有匝数为 N1 的激磁绕组 W1 ，铁芯 C2 上均匀绕制 有匝数为 N2  的激磁绕组 W2 。同时环形铁芯 C1 及 C2 上同时均匀缠绕有匝数为 NF  的反 馈绕组 WF 。反馈绕组 WF  中串接终端测量电阻 RM 。其中新型交直流电流传感器的电流 检测模块即零磁通交直流检测器包括环形铁芯C1 和C2、比较放大器U1、反向放大器U2 、 采样电阻 RS1 、分压电阻 R1 和 R2 。低通滤波器 LPF 及高通滤波器 HPF 构成新型交直流 电流传感器的信号处理模块。图中 PI  比例积分放大电路构成新型交直流电流传感器的 误差控制模块。图中 PA 功率放大电路配合反馈绕组 WF 及终端测量电阻 RM 构成构成新 型交直流电流传感器的电流反馈模块。霍尔电流传感器在测量电流时可能会受到噪声的影响，例如热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。温州工控级电流传感器发展现状

罗氏线圈：罗氏线圈是一种非侵入式电流传感器，由于其无磁饱和现象，具有很宽的测量范围。罗氏线圈通常用于测量交流、直流和瞬态电流，且适用于大电流、高电压以及复杂电流分布的情况。此外，罗氏线圈具有响应时间快、线性好、稳定性高、可测量高频电流等优点。 电流互感器：电流互感器是一种常见的电力设备，用于将高电压、大电流转换为低电压、小电流，以便于测量和保护。电流互感器通常用于电力系统中的电流测量和保护，具有测量范围广、精度高、稳定性好等优点。但是，电流互感器不适用于测量瞬态电流和变频电流。温州工控级电流传感器发展现状在电机控制领域，磁通门电流传感器可以用于测量电机的电流，以实现电机的精确控制和优化运行。

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：

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。传统电能计量领域对于电流的精密测量或电流传感器校验往往通过电流比较仪的方式实现，然而传统的带铁芯交流比较仪在直流分量下会出现磁饱和问题，励磁电流补偿模块无法完成直流励磁的补偿，因此传统的交流比较仪方法无法完成交直流同时测量。中国计量科学研究院的张钟华院士，提出了基于自激振荡磁通门原理结合磁积分器原理的交直流电流检测方法，其方案设计了三铁芯四绕组的零磁通闭环测量结构[。 其中利用磁积分器进行交流谐波信号的检测，利用双铁芯自激振荡磁通门传感器进行直流信号检测，并设计了感应纹波抑制电路，从而对自激振荡磁通门传感器进行了线性度精度的优化。温度变化和电气噪声可能是影响分流器精度的主要因素。

传统的自激振荡磁通门电路测量直流是通过测量采样电阻上的电压信号进行信号 采集， 其中有用信号为采样电阻上电压信号的平均值， 实际电路在测量直流时通过低通 滤波器 LPF 即可完成平均值电压信号解调。然而当测量交直流信号时， 由于一次侧电流 中有交流信号， 其在激磁绕组上产生的感应电流信号势必会影响铁芯激磁过程， 此时铁 芯的激磁过程变得更为复杂， 非线性特征更为明显， 使激磁电流中产生大量高频的无用 谐波， 而低通滤波器 LPF 虽然结构简单， 成本低，但是其滤波效果有限， 导致高频谐波 滤波后仍有残留， 其伴随有用信号进入误差控制模块，将影响终测量结果的准确性。 因此，本文设计的新型交直流电流传感器，通过低通滤波器 LPF 配合高通滤波器 HPF  对取自采样电阻 RS1 上的电压信号进一步处理，有效滤除其中的无用高频谐波信号，以 提高零磁通交直流检测器测量精度。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。常州芯片式电流传感器定制

只要磁芯磁导率随激励磁场强度变化，感应电势中就会出现随环境磁场强度变化的偶次谐波增量。温州工控级电流传感器发展现状

根据自激振荡磁通门传感器激磁频率约束条件fex>2f，当交直流电流传感器检测带宽为0–50Hz时，应设计自激振荡磁通门传感器激磁频率应大于100Hz。设计激磁频率时可根据式（2－42）计算激磁频率fex为：fex=Vout4BSN1SC（4－3）式（4－3）中激磁频率fex 与激磁绕组 W1 匝数 N1 均未确定，通过合理设计参数 N1 使得终激磁频率fex>100Hz 即可满足设计要求。然而激磁频率fex 并不是越大越好， 磁 性材料的涡流损耗与激磁频率fex 的平方成正比，因此当激磁频率fex 较大时，铁芯的涡 流损耗增大， 整体交直流电流传感器功耗增大， 且激磁方波电压一定时，激磁频率fex 越 大则激磁绕组 W1 匝数 N1 越小，而根据式（2－41），匝数 N1 越小则饱和电流阈值 Ith 越 大则铁芯不易进入饱和区工作， 此时所设计的零磁通交直流检测器线性度不高。而激磁  频率fex 过小时，激磁绕组 W1 匝数 N1 过大，此时所设计零磁通交直流检测器的灵敏度 将会降低， 因此在参数设计时需要在零磁通交直流检测器线性度与灵敏度之间有所侧重。温州工控级电流传感器发展现状