采用主副印制电路板构造的Rogowski线圈性能分析及设计

Rogowski线圈在制造时,二次线圈是半手工绕制,线圈密度很难做到恒定,使得测量准确度不高,难以满足计量和批量生产的要求。文中提出了一种基于印制电路板的Rogowski线圈的新结构,二次绕组采用一块主印制电路板和若干副印制电路板制作,可以实现完全的生产自动化。推导了所设计的Rogowski线圈的互感和自感系数,介绍了制造的关键技术,并提出了运用“货币原理”实现Rogowski线圈的柔性设计和构造的新思路。实验结果表明,该Rogowski线圈的测量准确度高,能够满足计量和保护的双重要求,对Rogowski线圈的大规模生产和推广应用具有重要的实用价值和现实意义。     

Rogowski电流互感器中测量线圈的互换性研究

测量线圈具有互换性是Rogowski电流互感器进入工业化生产的要求。介绍了测量线圈互换性的概念,回顾了测量线圈的基本原理,利用线圈轮廓上磁感应强度分布和线圈等效电路,详细分析了Rogowski线圈的结构和电磁参数对其互换性的影响;在理论分析的基础上提出了提高线圈互换性的思路和方法。     

采用主副印制电路板构造的Rogowski线圈性能分析及设计

Rogowski线圈在制造时，二次线圈是半手工绕制，线圈密度很难做到恒定，使得测量准确度不高，难以满足计量和批量生产的要求。文中提出了一种基于印制电路板的Rogowski线圈的新结构，二次绕组采用一块主印制电路板和若干副印制电路板制作，可以实现完全的生产自动化。推导了所设计的Rogowski线圈的互感和自感系数，介绍了制造的关键技术，并提出了运用“货币原理”实现Rogowski线圈的柔性设计和构造的新思路。实验结果表明，该Rogowski线圈的测量准确度高，能够满足计量和保护的双重要求，对Rogowski线圈的大规模生产和推广应用具有重要的实用价值和现实意义。     

自积分式Rogowski线圈的电磁参数对其频带影响的研究

对测量高频脉冲电流的自积分式Rogowski线圈的频带宽度特性进行研究,可以为在实际应用中优化线圈设计,提高测量精度提供参考.本文通过建立的Rogowski线圈等效集中参数模型,利用Matlab仿真软件定性地分析了内阻、自感、分布电容以及取样电阻等电磁参数对自积分式Rogowski线圈频带宽度的影响.结果表明,在满足自积分式条件下,线圈的内阻、自感系数、分布电容以及取样电阻应尽可能的小,以防止高频极点下降从而降低自积分式Rogowski线圈的频带宽度.根据仿真及分析结果选择一个自积分式Rogowski线圈的典型参数,并利用仿真验证了其测量脉冲电流的性能,从而验证了本文仿真结果的正确性.     

新型传统Rogowski线圈的设计与研究

针对传统Rogowski线圈测量小电流存在的一些精度及灵敏度低等性能问题,提出一种具有高精度、高灵敏度结构的新型传统Rogowski线圈电流互感器。该互感器由一块印制电路板(PCB)和4个迷你版的传统Rogowski线圈组成。简单阐述了Rogowski线圈的基本工作原理,并对新线圈的结构与部件进行详细讲解。给出了新结构Rogowski线圈的互感系数、自感和电阻计算方法。通过Matlab软件分析线圈的幅频、相频特性,工频实验测试结果表明线圈具有良好的线性度,对小电流(100 A以下)测量的精度和灵敏度有较大提高,对进一步推广Rogowski线圈在电力系统中的应用具有重要意义。     

插板式PCB Rogowski线圈的计算与仿真

插板式Rogowski线圈克服了传统Rogowski线圈难以保证绕制密度的缺点,提高了测量精度。鉴于此,提出了一种基于PCB板结构的Rogowski线圈,其二次绕组采用一块基板及若干辅助插板构成。通过理论计算推导及仿真研究,给出了该插板式Rogowski线圈互感、自感、电容等参数的计算方法,并给出了其位置误差、干扰误差、温度误差的计算方法。同时,对该插板式Rogowski线圈的导线宽度、导线间距等物理尺寸对自感、互感各种误差的影响进行了研究。实验结果表明,该Rogowski线圈测量精度能够达到0.5级,具备很强的抗干扰能力和稳定性,且生产工艺简化,对Rogowski线圈在计量及保护领域的推广具有重要意义。     

方形截面Rogowski线圈的一致性分析

为分析Rogowski线圈大批量制造时的一致性特性,推导了方形截面Rogowski线圈的电气参数与结构参数的关系,并分析了主要电气参数对线圈输出特性的影响,基于成品线圈的端口参数测量,提出了一种基于端口参数的校正系数来提高大批量线圈一致性的方法。试验结果表明,采用该方法校正的Rogowski线圈具有较好的一致性,可与积分器随机匹配使用。此方法能有效提高大批量制造Rogowski线圈的一致性,降低了线圈加工过程中的精度要求,具有一定的应用价值。     

Rogowski线圈的结构与电磁参数的研究

电流互感器是电力系统中的重要设备,对电力系统的正常运行和精确计量起着十分重要的作用。随着国民经济的发展,各种供电电压等级不断出现,对电力系统的测量和保护准确度要求不断提高。Rogowski线圈主要用在测量交流大电流、脉冲电流、电力系统中的暂态电流等方面,它具有输出功率低、结构简单、线性度良好等特点。分析了3种不同截面形状(矩形、圆形和跑道形)的Rogowski线圈,针对不同截面形状的线圈建立了不同的数学模型,研究了Rogowski线圈结构参数(如线圈宽度、厚度和中心半径)和电磁参数(如线圈自感、互感和内阻)之间的关系。通过MATLAB软件对Rogowski线圈进行的仿真研究证明:从结构上来看,圆形截面的Rogowski线圈最优,跑道形次之,矩形最差。     

分布电容对Rogowski线圈动态特性影响研究

在简单分析测量脉冲电流的微分式Rogowski线圈的工作原理基础上,详细论述了Rogowski线圈分布电容的计算方法、测量原理以及分布电容对线圈动态特性(即时域和频域)影响机理.为确保传感器具有良好的动态特性,必须串接最佳阻尼电阻,给出了最佳阻尼电阻的计算方法.仿真和现场测试结果表明,本文提出的方法,对于设计具有合理电磁参数Rogowski线圈,确保传感器具有较好的动态特性,起到理论指导作用.     

Rogowski线圈的结构、电磁参数对其性能影响的研究

分析了Rogowski线圈结构参数(如线圈宽度、厚度和中心半径)和电磁参数(如线圈自感、互感和内阻)之间的关系以及它们对线圈动态特性(时域和频域特性)的影响。利用MATLAB软件和等值电路对Rogowski线圈进行了仿真研究。经过实验验证所得出的有关优选Rogowski线圈电磁和结构参数的方法,对于快速设计具有合理结构、最优电磁参数和良好动态特性的Rogowski线圈具有理论指导作用。     

无线电能传输抗偏移线圈的设计方法

无线电能传输技术具有灵活性高、安全、美观等优点,因而受到广泛关注和研究。传统线圈由于磁场分布不均匀,导致接收端在发生偏移时,互感系数发生变化,进而影响系统稳定性。针对上述问题,提出一种利用穷举推导抗偏移线圈参数的方法。该方法首先根据所需发射和接收线圈尺寸、线圈气隙,穷举出不同匝数和匝距的发射线圈。然后利用互感公式计算线圈发生偏移过程中的互感数值,并判断线圈发生偏移时互感是否稳定,最后通过筛选可以得到所需线圈的绕制参数。利用所提方法推导抗偏移线圈,计算时间较短,设计精度较高。通过实验验证,证明了所提方法的有效性。     

自动导引车无线充电系统中发射线圈优化设计

为解决无线充电系统中线圈间耦合系数小、充电效率低的问题,提出一种在不同传输距离下发射线圈和接收线圈半径匹配的优化设计方法。首先建立了该无线充电系统的等效电路,推导出传输效率与互感和线圈内阻的关系;其次对平面环形线圈进行等效建模,得到了两共轴平行圆线圈间的互感公式;然后在特定接收线圈下,利用线圈间互感公式和有限元仿真得到了平均半径比与传输距离的关系,并在自动导引车的充电距离下,优化设计了发射线圈的内外半径;最后对优化前后发射线圈进行了对比实验。实验结果表明,优化后发射线圈可以明显提升系统的传输效率,从而验证了所提设计方法的正确性。     

新型PCB空心线圈电流互感器的设计与研究

为了进一步提高传统空心线圈的互感系数及其稳定性,以获得高精度的测量结果,提出一种新型PCB板空心线圈电流互感器。它具有全新的物理结构,通过其自身采取的抗干扰措施能够有效的抵抗外界的电磁干扰;并且,经过简单的组合即能有效地提高其互感系数。分析了新型PCB板空心线圈电流互感器的传感原理及抗干扰机理,给出了在不同电流级别下PCB空心线圈的结构以及一次导线的摆放特点,并针对其中一种设计结构制作了实际模型,进行了线性度与抗干扰能力测试,结果表明:额定电流为100A时,其测量准确度达到了0.2级,且具有较强的抵抗外界电磁场干扰的能力。     

电流互感器三维磁场分析与互感计算

用三维有限元方法分析计算了几类电流互感器的三维磁场和互感系数.采用有限元商用软件包Ansoft,基于能量摄动法计算得到罗氏线圈、含线性铁心电流互感器以及含非线性铁心电流互感器在不同参数下的互感系数,并进一步分析得到其变化规律.该方法简单易行,可用于计算规则、不规则形状电流互感器电感参数.对于圆形和矩形罗氏线圈,有限元法...     

考虑大地影响的直线法测量大型地网的接地阻抗

在使用直线法测量大型变电站（厂）地网的接地阻抗时,由于地网敷设面积广泛导致周围土壤电阻率存在不均匀分布,使得测量时零电位点难以选取;另外由于电压、电流测量引线平行距离较长导致二者之间通过大地耦合得到的互感阻抗值较大,相对于地网本身的接地阻抗不能被忽略。这两方面的影响会导致直线法测量误差增大。提出一种考虑不均匀土壤电阻率和互感抗影响的大型地网接地阻抗测试新方法,通过电压极多点测量数据拟合找到准确的零电位点和对应的电阻分量值,通过对不同共线长度下的电感分量数据进行拟合计算,剔除测试数据中的互感抗分量。通过CDEGS软件进行仿真,验证了实测数据和仿真数据相差不超过5%,说明以上方法可有效地消除土壤不均匀分布及测试线互感对接地阻抗测量值的影响量,提高了测量的准确性。     

一种ICPT系统松耦合线圈尺寸匹配的设计方法

传统ICPT系统中,松耦合变压器的发射线圈（Tx）尺寸与接收线圈（Rx）尺寸的最优匹配参数的求取,一般通过系统建模来推出Tx和Rx间的互感,并辅以大量实验来获得,既缺少理论依据又浪费人力物力。针对这一问题,提出了一种通过仿真观察Rx中电流密度变化规律来获得Tx和Rx尺寸最优匹配参数的设计方法。首先求取单管逆变ICPT系统之原边并联副边并联（PP）结构下的系统去耦等效电路模型,据此推导出Rx上的电流密度与互感、系统传输功率及效率的关系;据此利用有限元仿真软件对Rx线圈电流密度随Tx线圈内外半径变化的规律进行了仿真,对Rx线圈电流密度及磁耦合线圈互感值随Tx线圈内外径半径变化的规律进行了仿真,并对Rx电流密度与互感变化对应的规律进行了对比。综合仿真结果确定了松耦合线圈最优尺寸下,Tx与Rx外径比值,该参数与企业通过实验总结出的经验值相吻合。     

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要.本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型.在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感.该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性.最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律.     

抗冲击弱电流传感器特性分析

在线监测电涌保护器漏电流,判断其失效程度,减少因雷电和电力需求增加引起的电涌造成电气设备损失。提出了一种基于互感型电流传感器的电涌保护器失效程度在线监测的方法,建立了雷电电流和电流传感器数学模型,分析了线圈匝数、负载电阻和杂散电容对电流传感器测量精度和抗冲击性影响,采用雷击和被测电流叠加后的复合信号作为激励,仿真研究了参数优化后电流传感器的时域响应特性。实验证明,在0.2～9 mA的电流测量范围内,笔者设计的互感型式电流传感器可抵抗50 kA大电流冲击,电流测量误差小于0.11 mA,满足漏电流在线监测要求。     

非对称磁耦合谐振无线电能传输系统效率优化

针对线圈偏置对磁耦合谐振式无线电能传输系统传输效率的影响问题,首先,应用电路理论建立了无线电能传输系统的等效电路模型,并通过求解电路方程得到了系统传输效率的表达式;其次,根据线圈互感与空间位置的关系分析了线圈偏置对线圈互感的直接影响以及对传输效率的间接影响;得出了系统线圈偏置分为无方向性偏置与有方向性偏置两种;最后,设计了一套效率优化流程以补偿因线圈偏置而降低的传输效率。通过仿真实验验证了理论分析的正确性,为移动式无线充电系统的设计与优化提供了参考和借鉴。     

基于变耦电抗法的新型消弧线圈

分析了当前自动跟踪补偿消弧线圈的发展和存在的问题,并提出了解决由调节可控硅导通角带来的高次谐波的新方法——基于变耦电抗法的三相五柱式消弧线圈。该方法利用改变互感器的耦合系数来调节电感,并分析了其谐波特性和动态特性,实验显示该消弧线圈调节特性好,谐波分量少,能实现电抗值的柔性调节并能精确地自动跟踪补偿电网电容电流。