基于Hall和GMR的多传感器融合方法及实现

目前霍尔传感器(Hall)和巨磁阻(GMR)传感器均广泛地应用于电力系统电流测量。为同时发挥二者的优势、降低各自的局限性,在分析Hall和GMR的温度特性、噪声特性和被测电流范围的基础上,提出了一种基于Hall和GMR的多传感器融合方案。在定义GMR和Hall的灵敏度差值ΔS基础上,将被测电流i和灵敏度差值ΔS构成的融合域划分为四个域,在域Ⅱ采用多传感加权观测融合Kalman滤波算法,将Hall和GMR的观测量和观测噪声融合后与状态方程联立进行Kalman滤波;在域Ⅰ采用数据加权融合最优权值分配的方法,给Hall的测量数据赋予较大权值,GMR的测量数据赋予较小的权值;在域Ⅲ,权值分配情况相反,各域之间可实现数据融合的平滑过渡。基于多传感器融合方法,设计了一种组合式闭环电流传感器,包括磁芯、电路部分设计及仿真。仿真和样机实验结果表明,在域Ⅱ时多传感器融合值与真实值的均方根误差低至0.004;在域Ⅰ、Ⅲ时电流测量的相对误差E_(i)均在0.255%以下。与单一传感器相比,多传感器融合的方法使组合式传感器测量电流范围增大,适用于温度变化范围较大的场景,电流测量精度及可信度更高。

扁椭圆阵列霍尔传感器的载流导线偏心误差优化研究

在配电系统中,使用圆形阵列霍尔电流传感器进行电流检测具有较高的精度,然而汽车电子、航空航天等领域对仪器内部空间利用率要求较高,此时因其占用较大的空间会导致实用性降低。为解决这一问题,提出适用于扁椭圆(AR≥2)阵列霍尔传感器的误差优化算法。首先使用投影法将圆形阵列转化为AR=2及AR=4的椭圆形阵列,缩小传感器尺寸以节省空间;接着针对阵列传感器在电流检测过程中因载流导线偏心造成的测量误差进行分析,提出适用于扁椭圆阵列传感器的误差优化算法;最后对不同AR的椭圆阵列传感器进行导线偏心误差测试,并对误差优化算法进行验证。实验结果表明,椭圆阵列传感器的精度会随着AR的增大而降低,AR=4的椭圆阵列传感器最大相对误差达到33.36%,应用误差优化算法可将相对误差降至0.41%,满足测量精度的同时极大提升了实用性。

基于LEG-CAT1技术的照明剩余电流监测系统研究

在照明系统中,剩余电流是一种常见的电力安全隐患,一旦发生剩余电流过大的情况,将会对人身安全和设备正常运行造成严重影响。文章基于LEG-CAT1技术的照明系统中剩余电流的监测问题展开研究,介绍了系统的组成,包括剩余电流控制探测器和剩余电流物联网平台两大模块,并对系统的功能及性能进行了深入研究。

电磁搅拌电源死区补偿系统设计与实现

电磁搅拌电源输出低失真电流波形是电磁搅拌器负载产生标准的旋转磁场并能长期可靠运行的重要保证。电磁搅拌专用电压型逆变器由于死区的存在不可避免地会对输出电流波形造成影响。针对电磁搅拌专用电压型逆变器死区的影响,对电压逆变器所必需的死区时间和其特性效应进行了分析。根据死区效应分析,结合电磁搅拌负载系统自身属重感性负载,设计了一种实时调整每个载波周期中的实际IGBT导通时间的补偿方法,达到消除死区效应影响的目的,并且通过试验验证了所采用方法可以有效改善输出电流的波形畸变,降低输入至电磁搅拌器负载中电流的谐波含量。

重杂散电感电磁搅拌专用变频电源IGBT关断尖峰电压研究

由主电路回路和功率器件内部寄生杂散电感引起的电磁搅拌电源中IGBT开关器件关断尖峰电压过高是电磁搅拌专用变频电源失效的主要原因之一。以某公司老一代大功率电磁搅拌器专用变频电源中IGBT关断尖峰高导致功率开关器件过压损坏为例,首先分析了IGBT关断尖峰电压产生的原因及IGBT关断尖峰电压过高带来的危害,接着总结目前常用的IGBT过压尖峰解决办法及利弊,并最终采用IGBT的分级关断技术方案来解决电磁搅拌专用变频电源中IGBT关断尖峰电压过高的问题。实践证明,采用所提出的解决IGBT过压尖峰的措施后,几乎杜绝了电磁搅拌器专用变频电源因IGBT过压而失效的现象。

级联多电平逆变器输出电压和电流采集方案研究与应用

模块化多电平逆变器因具有调制算法成熟、输出电压谐波特性好、电压变化率低以及在模块单元故障下继续维持工作等优点,使其在大功率高压逆变器中得到广泛的应用。首先分析了传统级联多电平高电压和大电流检测方案在实际应用中的缺点和可能给检测装置带来亚健康的隐患,然后提出级联多电平逆变器输出电压和输出电流检测方案,最后在所提方案的基础上详细设计了电压检测和电流检测电路的各项参数,并将该电路原理图应用在H桥单元级联多电平中间包感应加热电源上进行输出电压和电流参数检测试验验证。试验结果表明所提的电压检测和电流检测方案可以满足级联多电平逆变器输出参数检测的各项性能要求。

罗氏线圈与隧道磁阻复合的电流测试方法

针对车载微电网中电流频率成分丰富和电磁环境复杂的环境特征,为了实现车载微电网电流测试的问题,利用隧道磁阻传感器低频特性好和罗氏线圈中高频特性好的优点,研究了罗氏线圈与隧道磁阻复合的全封闭式电流测试方法。采用Ansoft Maxwell对屏蔽壳体的屏蔽效能进行了仿真分析,利用罗氏线圈和隧道磁阻传感器进行工频测试实验,并以钳形电流探头作为基准完成标定,将标定后的传感器及测试系统进行微电网储能并/离网过程中的尖峰脉冲电流测试实验,进行了数据复合处理。实验结果表明,复合后的电流测试信号与钳形电流探头测量信号一致性好,特别是尖峰处误差减小,复合后脉冲电流峰值相对误差减少到3.67%。罗氏线圈与隧道磁阻两种传感器数据复合的电流测试方法对于装备的电气化测试具有重要意义。

电压型逆变器软启动方法和装置研究

电压型逆变器因储能密度高及所需功率半导体器件少等优势而在大功率特种变频电源领域所占比重越来越大,其可靠、无冲击的软启动过程是变频电源长期稳定运行的关键。针对传统电压型逆变器软启动方法的优点和不足,提出了电压型逆变器软启动方法和装置,以400 kVA电压型电磁搅拌专用变频电源为例设计了主电路和控制电路,并进行了试验。试验结果表明,该电压型逆变器软启动方法满足大功率电磁搅拌电源系统对软启动各项性能的需求。

两相/三相复用电磁搅拌专用变频电源设计与应用

电磁搅拌专用变频电源分为用于板坯的两相(互差90°)和用于方圆坯的三相(互差120°)两种变频电源。设计了一种两相/三相复用电磁搅拌专用变频电源。首先对两相/三相复用电磁搅拌电源的主电路方案和调制算法进行分析,再根据所带负载的参数特性表计算出主电路各个部分的参数并进行了电路设计,最后制作了一台样机并使用所设计的复用电源样机分别驱动两相辊式电磁搅拌器和三相方圆坯电磁搅拌器,验证了所提方案的可行性。

一种多功能信号隔离器的研究与应用

信号隔离器是一种采用先进的数字化技术将输入信号进行隔离和转换后再输出的电子设备,对高频、低频共模脉动干扰信号具有很好的抑制作用,因此广泛应用于工业自动化领域。首先分析了传统磁电式原理信号隔离的主要应用场景和不足之处,然后采用安华高公司的线性光隔离芯片ACPL-C87B-000E设计一种能满足常规需求的多功能信号隔离器,并且给出该信号隔离器所具有的0~5 V转0~5 V、0~5 V转4~20 mA、4~20 mA转4~20 mA、4~20 mA转0~5 V四种转换形式的详细电路图。最后将四种信号隔离中的0~5 V转4~20 mA应用于电磁搅拌专用变频电源中逆变IGBT内核结温监测系统,证明了采用线性隔离光耦设计信号隔离器方案的可行性。

新型交直流比较仪在暂态电流测量中的应用

提出了一种全新的交直流电流比较仪 ,分析了它的暂态响应特性 .这种新型电流比较仪实际上包含了自平衡直流比较仪和电子补偿式交流电流互感器的所有功能 .测试表明传统的暂态电流互感器测量误差达到 5 %～ 10 % ,而用新型交直流比较仪的暂态电流测试误差小于 1% .

机电系统交流采样的误差分析

机电系统在对周期电气信号的采样测量中 ,电网频率的变化、信号周期的不同步均会导致测量误差 ,典型算法梯形法中也存在截断误差。作者对目前电量采样中常出现的采样误差进行了分析 ,其结果对机电测量系统的软。

基于开环增益的DCCT线性误差测量方法

DCCT(DC current transducer)凭借其优良的性能成为直流大电流检测的关键精密设备,而传统的电流传感器线性度测量评估方法是使用更高精度级别的测量设备来完成测量、校准等工作。为了既降低DCCT线性度测试设备的要求又给出有效的线性度指标,文中分析了零磁通电流传感器的线性误差产生机制,导出了DCCT线性误差和开环增益的反比例关系,确定了一种提高DCCT线性度的方法。同时,根据DCCT的零磁通工作原理,提出一种基于开环增益的线性误差测量和估计方法。用该文提出的方法和传统的测试方法对Sinap DCCT-200A的线性度进行评估,两种方法测试结果一致,证明了该文提出的线性度测量方法的有效性,同时表明Sinap DCCT-200A的线性度优于3×10^(-6)。

电磁搅拌电源IGBT结温检测系统研究与应用

精准的逆变IGBT内核结温大小实时检测是连铸生产线上的电磁搅拌装置系统正常可靠长久运行的前提条件之一。首先分析了传统IGBT结温检测系统的特点以及各自适用场景,接着分析电磁搅拌专用变频电源中IGBT结温检测系统所应具备的条件,最后采用大功率IGBT自身内部携带的NTC热敏电阻传感器,并结合电压源采集处理电路和电流源传输处理电路优势,设计一种适用于大功率电磁搅拌专用变频系统的IGBT结温在线检测系统。该IGBT结温检测系统具有硬件电路简单、成本低、容易集成和电磁兼容性好的优点。试验和应用实践结果表明该系统满足大功率电磁搅拌电源系统对IGBT结温在线实时检测的性能需求,该系统已集成在国内某公司的电磁搅拌装置系统中。

对称式闭环霍尔电流传感器研究与设计

霍尔传感器是由半导体材料加工而成的有源器件,其输出电压随着温度变化而产生漂移,这限制了其在高精度磁场测量场合的应用。提出了一种新型对称式闭环霍尔电流传感器,对其进行了系统地设计。利用霍尔元件灵敏度的差异设计了输出电压运算电路,分析了对称式闭环电流传感器工作原理并给出了闭环传递函数。电路仿真和样机实验结果表明,对称式闭环霍尔电流传感器具有较好的温度特性,温度系数减小至0.000 8%/℃。相比其他温度补偿方法,该方法简单易实现,能够实现温度漂移的完全补偿,霍尔元件可以根据测量需要任意选型,不受驱动方式的限制。

一种测量漏电流双磁芯磁通门探头研究

主要研究一种基于磁通门测量原理的漏电流电流传感器的工作原理。该电流传感器检测探头由两个完全相同的磁芯组成,其中一个利用磁通门原理测量直流信号,另一个利用电流互感器原理测量交流信号。对基于电流传感器探头的磁芯特性及参数进行了详细的研究与设计。

交直流电流表检定装置测量不确定度的评定

本文依据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》计量技术规范,介绍直流补偿法检定交直流电流表时,检定装置测量不确定度的评定。

非整周期采样算法的误差分析

对文献［１］提出的非整周期采样算法进行了误差分析。论证了该算法能消除截断误差，揭示了非整周期采样过程产生的混迭，在频域给出了因混迭而产生的测量误差的上限。

局部放电实验电路的改进与实现

常规的局部放电实验无法检测试品的实际放电量 ,这不利于对局部放电机理的教学和研究。本文设计了一种可测量实际放电量的局部放电实验电路 ,利用该实验电路可以在低电压情况下产生局部放电时的大部分现象 ,为局部放电的教学和研究提供了实验基础。同时还分析了该电路在电脉冲法和超声波法检测局部放电的实际实验情况 ,给出视在放电量和实际放电量之间的对应关系 ,该实验电路的实现对局部放电的教学及其实际测量具有一定的指导意义。

磁调制DCCT调制噪声及测量方法研究

硬X射线自由电子激光装置要求电源输出电流分辨率优于2.5×10^-6,因此,直流电流互感器(DCCT)的分辨率也必须高于以上指标,而降低DCCT调制噪声是提高其分辨率的重要方法。为降低调制噪声,本文提出了一种调制噪声的数学模型,导出了磁调制噪声的近似表达式,分析了调制噪声与相关因素的关系。同时提出了一种调制噪声的评估方法,该方法利用Matlab的periodogram命令获得噪声功率谱。利用数学模型和评估方法分析了Sinap-DCCT产品的噪声特征,结果表明,调制噪声与相关因素的关系符合数学模型的推论。据此,给出了降低DCCT调制噪声的解决方向。