校验用开合式霍尔电流传感器聚磁环设计

对电流互感器进行在线校验符合电力系统供电可靠性的要求,针对一般闭环霍尔电流传感器磁环只开一段气隙的情况,文中介绍了一种可用于在线校验的开合式聚磁环结构霍尔电流传感器.以提升测量精度和灵敏度为目的 ,从磁环材料的选择、磁环横截面积大小以及气隙长度等方面阐述了设计方法,具体探讨了两段气隙总宽度与磁环总长度的比例关系.利用C...     

集磁环式光学电流互感器气隙磁场的研究

为保证气隙内磁场的均匀分布,只能将集磁环式光学电流互感器气隙尺寸做得很小,或者将集磁环的气隙端面尺寸做得很大。小尺寸气隙将无法安放光学传感器件;大尺寸气隙将使集磁环结构重量急剧增加。利用Ansoft有限元软件对集磁环式光学电流互感器气隙磁场进行仿真、分析,根据磁场分布规律找出解决上述矛盾的办法,并对新结构的灵敏度和抗干扰能力进行分析。检验其对光学电流互感器整体性能的影响。从而实现集磁环式光学电流互感器的结构优化。     

30 kA 闭环式集成霍尔电流传感器设计

基于 0. 18 μm CMOS 工艺设计了一种大量程闭环式集成霍尔电流传感器。 采用片内高灵敏度霍尔器件检测待测电流 产生的磁场并线性输出霍尔信号,霍尔电压经过线性放大、失调消除和比例积分调节后与三角载波进行比较产生 PWM 波,驱 动全桥式功率放大电路工作。 功率放大电路输出的电流送入聚磁环的二次绕组后形成一个闭环的二次侧补偿,使聚磁环气隙 中的霍尔器件处于零磁通状态,从而提高了大电流检测的精度。 仿真结果表明,所设计的集成霍尔电流传感器的最大测量范围 为 30 kA,准确度为 1 级,功耗小于 1. 08 W,芯片面积仅有 0. 2 mm 2 。     

基于磁通门原理的零磁通交直流大电流传感器

文中基于磁通门技术和零磁通原理研究了一种交直流传感器。其利用聚磁环将一二次电流产生的磁场聚集并叠加,通过嵌入在聚磁环内部的高灵敏度磁通门传感器进行磁场检测,再通过高增益高带宽的功率放大电路输出,形成与一次电流相对应的二次电流。一、二次电流在聚磁环中产生大小相等、方向相反的磁场,最终能使聚磁环中的磁场为零,一、二次电流安匝数相等。同时,采用两个对称分布在聚磁环两边的磁通门传感器,提高系统对外界磁场的抗干扰能力。文章对传感器进行了交流误差、直流误差、阶跃响应、频率特性等试验测试,结果表明其在交直流下均满足0.01级要求。     

集磁式光学电流传感器磁场与温度场耦合分析

集磁式光学电流传感器(optical current transducer,OCT)磁场分布受温度影响,建立其磁场与温度场耦合仿真模型有助于提出温漂补偿措施。在分析温度对铁磁材料磁滞回线和集磁环气隙长度影响的基础上,建立了集磁式OCT三维有限元模型。经过多次电磁场-热场-磁致回线与气隙长度修正的迭代求解过程,实现集磁式OCT在测量稳态直流电流时磁场与温度场的耦合仿真,确定了温升、磁场强度、环境温度和母线电流之间的数学关系。根据仿真结果提出一种磁场强度基本不随温度变化的补偿措施。最后通过实验验证了仿真模型和补偿措施的有效性。     

基于巨磁阻的直流电流传感器的磁屏蔽研究

由于巨磁阻传感器对磁场反应灵敏,因此邻近输电导线的磁场干扰会使巨磁阻传感器产生测量误差.为了降低磁场干扰,从理论和数值计算两方面对巨磁阻传感器的磁屏蔽壳进行优化设计,提出了一种多层屏蔽的设计方案.将屏蔽前的测量误差和屏蔽后的测量误差进行对比发现,采用所提出的屏蔽方案可以较好地降低邻近传输线的磁干扰,提高巨磁阻传感器的测量精度.     

巨磁阻传感器动态特性测量方法的研究

与传统的磁阻传感器相比,巨磁阻传感器具有灵敏度高、可靠性好、测量范围宽、抗恶劣环境、体积小等优点。电力系统中交流大电流测量新方法的研究始终是热点问题。由于电流信号是由工频与高次谐波构成,对其监测需选择频域范围宽的传感器,具有良好动态特性的巨磁阻传感器符合这一要求。但目前没有可以准确评估其在高次谐波情况下动态特性的方法。提出一种测试方法,采用亥姆霍兹线圈产生标准高频磁场,用数据采集板卡收发信号,上位机编写程序实现传感器输出信号的自动采集与处理,首先对巨磁阻传感器进行了静态特性测试,在此基础上利用所设计的测试方法对不同频率的磁场进行了测试。在一定程度上实现了巨磁阻传感器动态特性的测量,为巨磁阻传感器动态特性的分析提供了一种新思路。     

含气隙的环形铁心线圈磁饱和特性有限元分析

为了研究含气隙的磁环磁饱和特性,首先在封闭磁环上绕制了一个简易互感器,并测量出该磁环的B-H曲线,然后由PSPICE软件仿真实验电路,获得了使得该互感器达到磁饱和的电流,最后采用ANSOFT软件构建自制磁环模型。利用该模型仿真出的磁环内部磁感应强度与实验测量得到的结果相符合,因此可用其分析含气隙的磁环磁饱和特性。分析结果:气隙的存在可以减小磁环磁感应强度,并且气隙的宽度越大减小的磁感应强度越多,但增加较小的励磁电流磁环就会再次饱和;气隙的位置也会影响磁环磁感应强度,当气隙在绕组内部时使得磁环达到磁饱和所需的励磁电流大于气隙在绕组外部所需的励磁电流。     

基于巨磁阻效应的高性能电流传感器及其在智能电网的量测应用

智能电网需要先进传感测量技术的支持。为此,针对智能电网中的电流测量需求,介绍了基于巨磁阻效应的高性能电流传感器,包括传感器系统结构、磁环、巨磁阻传感芯片、信号处理电路等的设计,以及对温度稳定性、电磁兼容性的设计。实验结果表明,所设计的基于巨磁阻效应的高性能电流传感器在对电网中暂态电流、直流电流、泄漏电流、电晕电流的测量中表现出良好的性能,实现了对带宽直流到10 MHz、幅值1 m A至1.6 k A的电流的精确测量。相比其他电流测量装置,基于巨磁阻效应的高性能电流传感器具有体积小、灵敏度高、成本低、测量范围大、可集成度高等综合优势,适应了智能电网的测量需求。最后,提出了后续研究方向。     

磁阀式电流互感器抗直流特性研究

磁阀式电流互感器(MVCT)气隙中的磁场传感器输出能够反映铁芯磁场强度与励磁电流的变化,因此在一定范围内能补偿畸变的二次电流,但已有研究缺乏理论分析与实验验证。在已有研究的基础上详细分析了MVCT的3种工作状态,推导了MVCT的等效磁化曲线与直流测量特性,使用温度特性好且灵敏度高的隧道磁阻(TMR)传感器进一步提高了补偿信号的补偿效果,并进行了直流电流、全波带直流偏磁、正弦半波电流与暂态电流的仿真与测量实验。仿真与实验结果表明,使用TMR传感器的MVCT同时具有测量直流电流、补偿电流互感器因直流偏磁电流而造成的稳态饱和与暂态饱和的能力。     

混合型光学电流互感器的集磁环传感头

光学电流互感器OCT(Optical Current Transformer)相对于传统电磁式电流互感器有着许多优点。对混合型OCT的集磁环式传感头的磁环进行理论分析。以安培环路定理和铁磁物质磁化曲线为基础,分析了带气隙磁环的磁化曲线,通过消除剩磁密度对铁芯的影响计算磁环和气隙尺寸;根据有关资料和试验结果得出结论。给出混合型OCT集磁环的横截面面积、平均半径和气隙长度。     

聚磁式光学电流互感器结构的研究

在介绍光学电流互感器原理和聚磁原理的基础上,给出了一种聚磁式光学电流互感器的结构,并对聚磁器通过ANSYS软件进行建模仿真,验证了不同气隙长度下的聚磁效果。试验结果表明,采用聚磁结构的光学电流互感器不但提高了光学电流互感器的灵敏度,而且具有较高的线性度,因而有着良好的应用前景。     

直流配电网隧道磁电阻传感器外磁场干扰模型及其抑制方法研究

隧道磁电阻传感器作为新一代磁传感器,具有温度特性好、灵敏度高等优点,在电能计量中得到大量研究和应用。外磁场干扰是影响磁传感器测量准确度的重要因素,文中针对直流配电网电流测量场景,建立了隧道磁电阻元件传感器阵列的外磁场干扰模型,继而基于自适应滤波(LMS)分析的算法,提出了磁传感器最优结构参数,并通过数值分析和有限元仿真验证了该模型的有效性。研究结果表明,当被测电流在±50 ~±300 A之间、阵列半径与母排间距比例为1:2.5时,外磁场影响最小,通过自适应滤波算法可将磁传感器测量误差降到1%以下。     

采用观测气隙的电磁吸力悬浮系统研究

传统电磁吸力悬浮采用气隙反馈实现闭环控制,而气隙传感器具有体积大、造价高、安装复杂等缺点。提出了一种通过磁场与电流观测气隙,使用观测气隙进行闭环反馈的电磁吸力悬浮方法。通过理论分析和仿真研究了气隙与磁场和电流间的函数关系;设计分析了磁场测量点的位置;利用函数关系进行气隙观测。实测数据表明：通过磁场与电流观测气隙,所得结果与实测气隙吻合,该方法可以用于闭环反馈。从理论上分析了观测拟合系数对闭环系统稳定性的影响。最后通过试验实现了7 mm处的稳定悬浮。     

磁通集聚器放大磁场分布及矢量选择特性研究

主要针对T型磁通集聚器结构间隙内轴向放大磁场分布特性以及放大磁场矢量,选择性利用三维有限元静磁特性仿真分析及实验验证的方法进行了一系列的分析研究。结果表明,间隙内放大磁场分布均匀区与结构间隙区域具有相似的截面形状,该均匀区的大小与间隙截面积成正比并与间隙距离成反比。另外,通过仿真和实验验证了集聚器能够放大轴向环境磁场强度,缩小横向磁场强度,具有矢量选择特性。该结论为矢量磁传感器增大灵敏度提供了一定的应用基础。     

巨磁电阻传感器的研究与应用

介绍了应用巨磁电阻效应的巨磁电阻传感器的工作原理、特性及研究现状,阐述了将其应用于母线电流的测量和其他一些智能化方法.该传感器具有体积小、抗恶劣环境、灵敏度高等优点,特别是其较好的静态特性,使其能够作为直流电流互感器使用.     

基于双轴各向异性磁阻传感器电流测量系统的研究

根据各向异性磁阻传感器(AMR)测量导线产生磁场强度的原理,利用两个双轴各向异性磁阻传感器建立虚拟等腰直角三角形结构的理论模型,并提出计算虚拟等腰直角三角形中任意位置的定位算法,实现对电流的非接触式测量。建立传感器单元和测试平台,设计Kaiser窗函数和卡尔曼滤波器处理外部磁场的影响。最后通过实验验证了提出结构、定位算法和信号处理的正确性。     

轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗减小方法对比研究

减少轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗的方法主要有：减小定子槽开口宽度、增大气隙长度、永磁体分块、使用屏蔽层和磁性槽楔等。基于轴向磁场电机的简化二维分析模型,分析了减小定子槽开口宽度和增大气隙长度、使用屏蔽层和磁性槽楔降低空载涡流损耗的效果。通过三维电磁场仿真,研究了永磁体不同分块方式对减少空载涡流损耗的效果。研究结果表明,减小定子槽开口宽度的效果最佳;虽然增加气隙长度可以显著减小涡流损耗,但永磁体用量迅速增加;永磁体分块减小涡流效果较好,且周向分块方式最好;屏蔽层起反作用;使用分段磁性槽楔效果比减小定子槽开口宽度稍微差一点,但加工难度要低些。