成都闭环电流传感器发展现状

铁芯 C1 的非线性是影响自激振荡磁通门电路正常运行的主要因素。在探究铁芯 C1 非线性特性时常用简易的三折线模型分析，三折线模型忽略了铁芯 C1  磁滞效应并对复 杂的磁化曲线进行分段线性化，铁芯 C1 磁化曲线及简化模型见图 2－2。图中主要参数 HC 为铁芯 C1 剩磁，H(ith)为铁芯 C1 磁导率由线性区即将进入非线性区发生突变时对应 激磁电流阈值 ith 下的磁场强度，H(is)为铁芯 C1 进入饱和区工作状态时对应饱和激磁电 流 is 下的磁场强度。铁芯 C1 的工作状态依据激磁电流大小被划分为负 向饱和区 C，线性区 A 及正向饱和区 B。结合自激振荡磁通门技术和电流比较仪结构，研制出三铁芯三绕组的闭环零磁通交直流电流传感器。成都闭环电流传感器发展现状

传统的电流互感器或交流比较仪，当一次电流为交直流混合电流时，一次电流中的  直流分量并不适用于电磁感应原理， 因此全部的直流分量用于铁芯励磁，致使铁芯进入  饱和区， 此时电流互感器二次侧电流出现畸变， 导致一二次安匝失去平衡，交流误差显  著增大。非线性铁芯材料在直流分量下均会产生磁饱和问题，为了实现交直流电流 测量， 需对一次电流中直流分量在铁芯中产生的直流磁势进行补偿， 平衡铁芯中直流磁  势使铁芯磁饱和问题得到解决， 此时交流比较仪部分可实现交流精密测量[38] 。因此，实 现交直流电流精密测量的关键就是构建一二次交直流磁势平衡，通过磁势闭环实现主铁  芯零磁通工作状态。而传统自激振荡磁通门原理的电流传感器仍属于开环电流测量方法， 总体上电流测量精度无法达到很高， 其受电磁干扰及传感器本身线性度影响较大， 且当  一次电流中交直流同时存在时， 一次电流在激磁绕组产生感应纹波电流， 影响了交流分  量的检测精度。因此， 本文借鉴传统电流比较仪闭环结构及反馈环节，构建新型交直流  电流传感器的闭环零磁通电流测量方案， 来实现交直流电流精密测量。镇江电池组电流传感器联系方式磁阻效应传感器是根据磁性材料的磁阻效应制成的。

无锡纳吉伏公司结合自激振荡磁通门技术与传统电流比较仪结构，设计了新型交直流电流传感器。通过分析新型交直流传感器的误差来源，对传统单铁芯自激振荡磁通门传感器进行改进，提出了双铁芯结构自激振荡磁通门传感器，同时对解调电路进行了优化。并建立了新型交直流电流传感器稳态误差模型，为优化设计参数以减小交直流比例误差提供理论依据。依据上述研究，通过铁芯选型、绕组设计、零磁通交直流检测器电路、误差控制电路、电流反馈电路和电磁屏蔽设计，研制了一台500A双铁芯三绕组低成本交直流电流传感器样机。

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。结合电子补偿式交流比较仪及自平衡式直流比较仪的结构建立闭环交直流电流传感器。

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。尽管分流器被设计为按照精确的比例分配电流，但实际应用中可能会存在一定的误差。成都闭环电流传感器发展现状

激励磁场振荡产生一个交变的磁场，这个交变的磁场会在被测导体中感应出电流。成都闭环电流传感器发展现状

无锡纳吉伏公司基于铁磁材料的三折线分段线性化模型，对自激振荡磁通门传感器起振原理及数学模型进行推导，并探讨了其在直流测量及交直流检测的适应性，针对自激振荡磁通门传感器的各项性能指标，包括线性度、量程、灵敏度、带宽、稳定性等进行了较为深入的研究。（2）结合传统电流比较仪闭环结构，设计了基于双铁芯结构自激振荡磁通门传感器的新型交直流电流传感器，并对其解调电路进行相应改进。通过磁势平衡方程及相关电路理论，分析了改进结构及解调电路对传统单铁芯自激振荡磁通门传感器线性度的影响。并通过构建新型交直流电流传感器稳态误差数学模型，明确了交直流稳态误差与传感器电路设计参数及双铁芯结构零磁通交直流检测器之间的定性关系，为新型交直流电流传感器参数优化设计奠定了理论基础。成都闭环电流传感器发展现状