圆形阵列式霍尔电流传感器抗磁干扰算法研究

阵列式霍尔电流传感器是电力电子领域中的一个研究热点,特别是在直流电测量方面,它具有线性度高、动态范围大、体积小、功耗低等优点,是对铁磁磁芯的电流传感器的改进。然而,由于没有铁芯聚磁,在汽车电子、配电系统等场所内,导体排布密集,外部磁场很容易进入磁传感器,从而影响测量精度。因此,提出了一种抗磁干扰算法来解决这一问题,采用构造超越方程的方法,不仅可以计算被测电流,还可以计算任意位置的干扰电流,并通过数值模拟、有限元分析和室内实验对该算法进行验证。实验结果表明,在受到强干扰电流的影响下,误差在3.5%以内,验证了构造的圆形传感器阵列及抗磁干扰算法的有效性。

基于逻辑回归的直流串联电弧故障检测算法与设计

针对光伏系统中直流串联电弧故障,搭建了直流电弧试验平台。利用霍尔电流传感器获得大量故障电流数据,从数据的时频域中提取了四个能反映电流与电弧故障关系的特征量;提出一种计算特征量变化量的方法,有效避免了传统固定阈值比较法难以适用于复杂多样工况的问题;利用机器学习逻辑回归方法,得到电弧故障的检测参数,通过大量数据验证,发现几乎不会有电弧错报情况。所提算法能够运用于嵌入式设备并部署在光伏系统用于电弧检测。

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。

一种应用于椭圆阵列式霍尔传感器的多导体测量串扰优化研究

圆形阵列式霍尔传感器由于在宽频率范围内能够满足低功耗和高精度的要求,被广泛应用于电流传感器的实际使用中。在配电系统中,通常采用具有小高度和大宽度的矩形截面导体。为了在保持测量精度的同时适应多种场景,提出了一种椭圆传感器阵列。当面对大量并联导体时,传感器容易受到外部磁场的影响,为了提高传感器的抗干扰性能,基于椭圆传感器阵列构造了一种差分阵列,并采用最小二乘法反演。通过测量磁场的径向差可获得传感器内部不同位置的电流集。测量结果表明,与相同尺寸的椭圆传感器单环形阵列相比,差分阵列的串扰误差更小,对外部磁场的抗干扰能力更强,构造的椭圆差分阵列传感器可以有效降低测量多个矩形导体携带的电流时产生的误差。

双环椭圆传感器阵列串扰误差优化研究

阵列式霍尔电流传感器采用了无磁芯设计,解决了传统电流传感器质量大、体积大的缺点,可以有效检测电流,以达到检测、控制和保护电路的目的。然而在汽车电子、工业仪器等应用场景中,线路排布较为密集,电流传感器在采集电流时易产生串扰误差。首先利用投影法将圆形阵列转化为椭圆形阵列;然后采用双环设计,每对传感器排布在同一径上,方向相反;接着提出了一种运用于椭圆阵列传感器的串扰优化算法,以减小导体偏移阵列中心和干扰导体造成的影响;最后搭建了实验平台,对不同的传感器阵列进行了测量,对串扰优化算法进行了验证。实验结果表明,串扰优化算法可以有效抑制干扰导体产生的串扰误差,将测量误差控制在1%以内,极大地提升了电流检测精度。

基于霍尔元件的数字式霍尔电流传感器设计

为了进一步提高数字式电流传感器的测量量程,基于霍尔效应提出了一种数字式霍尔电流传感器的设计方案。利用有限元分析软件对磁芯的磁场分布情况进行仿真分析,得出不同电流激励下磁芯中磁场的分布情况。针对直流电流情况下磁芯气隙中磁场分布不均的问题提出楔形气隙结构的优化方法,仿真结果表明该结构可以有效改善气隙中磁场分布不均的问题。设计传感器样机,通过实验分析了所设计的电流传感器的有效量程及测量误差,实验结果与仿真结果相符。

一种基于双接地状态回路电阻测试装置的研制及应用分析

为解决开关设备回路电阻测试中存在的感应电伤害、测量电流误差干扰等问题,本文在对开关设备处于双接地状态的导电回路电阻测试特点、测量方法、测量设备条件进行研究的基础上,提出了双接地状态测试导电回路电阻的方法,该方法消除了感应电伤害、测试电流误差干扰等问题,获得了准确可靠的测量结果,可有效提升开关设备回路电阻检测质量及效率。

适用于霍尔电流传感器的温漂补偿电路设计

霍尔电流传感器中存在的温漂会影响传感器的精度,特别是在极端高温和低温下影响更加明显,这限制了霍尔传感器应用的场合。针对该问题本文设计实现了一种适用于霍尔电流传感器的宽温度范围温漂补偿电路。温漂补偿电路通过将增益补偿与带隙补偿相结合,在霍尔电压放大电路中采用与霍尔元件形状材料均一致的负载电阻,补偿了霍尔元件的温漂误差;同时利用带隙基准电路产生的高低温补偿电流实现对放大器电路的尾电流的温度补偿,使得霍尔电流传感器可以在更宽的温度范围内保持灵敏度稳定。采用GF0.18μm BiCMOS工艺制程,仿真验证表明,在5 V电源电压下,电路在-40℃~140℃的宽温度范围内,灵敏度温漂误差小于0.3%,温漂系数达到35 ppm/℃。相较于其他温度补偿设计,该设计实现了对霍尔传感器高阶温度误差的补偿,使得霍尔传感器具有更宽的工作温度范围以及更小的温漂误差,且不需要额外的数字处理电路,具有较高的工程应用价值。

工业CT成像技术在霍尔电流传感器质量检测中的应用

使用工业CT技术监测了霍尔电流传感器排针注塑体间的异物形态,并检测了二次注塑芯片中的引线弯曲、拉弧、球键合情况。通过CT图像分析,计算了针间异物的长宽尺寸,分析了形成机理,在此基础上,对排针注塑工艺进行制程改进。对分析难度大、体型微小的霍尔芯片,计算得到其注塑体内引线的弧长、弧高、弯曲角度、焊球直径等参数,进而对键合压力、烧球参数和工具做出调整,增加连接引线工艺的稳定性。使用工业CT技术提供的检测信息改善了霍尔电流传感器的制造工艺和环境,提高了器件的可靠性,提升了产品质量。

大量程霍尔电流传感器带宽检测方法研究

针对检测设备的限制导致不能使用不同频率的大电流对大量程霍尔电流传感器的带宽进行测试的问题,设计一种带宽检测电路并探究大量程霍尔电流传感器的带宽与测试电流大小的关系。通过带宽检测电路将直流大电流斩波可以得到不同频率的大量程脉冲测试电流,该测试电流流经霍尔电流传感器和康铜丝阵列。根据-3 dB原则比较霍尔电流传感器输出信号幅值相对康铜丝阵列的失真程度,确定霍尔电流传感器的带宽。使用30~100 A不同大小测试电流对霍尔电流传感器的带宽进行测试,结果表明测试电流大小不同,大量程霍尔电流传感器的带宽不同,且随着测试电流的增大,带宽逐渐减小。

地铁车辆电流传感器加速退化性能研究

霍尔电流传感器在地铁车辆上的应用较为普遍,其性能好坏影响着列车的控制效果。为了研究霍尔电流传感器的性能退化规律,本文提出基于时间序列ARIMA模型的电流传感器退化趋势研究方法。结果表明,所建模型能准确预测霍尔电流传感器在加速环境下的性能退化情况,预测的平均误差为0.18%。此研究可为地铁车辆用电流传感器加速老化实验方案的设计、地铁车载电流传感器检修策略的制定提供参考。

三维霍尔开关型传感器

霍尔传感器由于自身的高失调电压和低磁场灵敏度限制了应用,基于SMIC 180 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种阈值可调三维霍尔开关型传感器。在霍尔传感器的信号处理电路中,使用四相旋转电流法和相关双采样保持技术对霍尔器件的失调电压进行消除;设计了一种阈值可调电路,实现多种情况的应用;通过失调消除电路的处理,降低了失调。传感器的工作电压为3.3 V,工作电流为7 mA,信号处理电路对微弱的霍尔信号实现了放大,最终输出表示开关状态的数字信号。

无铁芯霍尔芯片检测稳态瞬态电流方法

针对混合型限流熔断器入口铜排的短路电流测试及小型化需求,分别构建了稳态,瞬态电流情况下矩形铜排磁场分布的仿真模型,并从原理上分析了两种不同电流下磁场分布不同的原因。利用COMSOL有限元仿真软件,寻找到稳态、瞬态电流下,幅值为10kA所对应的磁感应强度交点以确定霍尔元件安装位置,并进行实验验证。仿真与实验结果具有良好的一致性,验证了有限元模型的正确性和设计的可行性。霍尔元件输出特性仅与导体电流的大小保持线性关系,电流检测避免使用铁芯材料环绕导体,以使霍尔传感器的体积可大大减小,适用性更加广泛。研究可为直流小型混合熔断器的研发设计提供借鉴。

塑封霍尔电流传感器的失效分析与可靠性评估

为了提高元器件的使用可靠性,保证电驱动系统量产质量,对霍尔电流传感器进行了上电状态温度应力下的可靠性验证,对出现的失效件进行了分析。结果表明,温度应力下板级上电验证中,部分传感器高温段电压输出异常且能够复现故障,其高温适应能力较差;失效分析发现电性能测试异常、芯片背面与塑封材料分层且芯片Vout第一键合点存在弹坑。最后,提出了应借鉴相关军用、民用级可靠性系列标准,建立科学、合理的元器件级可靠性技术评估方法,以保证电驱动系统应用批次性元器件的可靠性。

基于Python的霍尔电流传感器计量自动化校准系统

针对霍尔电流传感器的校准需求,基于Python汇编语言设计了一套电流传感器自动化校准的系统平台。该系统分为计量自动化测试模块、数据采集及数据处理模块、证书自动出具模块。其功能可以一键完成电流传感器的校准,采集测试数据并将数据结构化后储存至新建计量数据库,一键模板化批量生产证书报告。提高计量效率,深化数字化转型工作。

霍尔电流传感器故障引起的励磁系统故障

针对某电厂励磁系统发故障报警,经过多次排查分析,最终找出故障原因为5号整流柜负极霍尔电流传感器因磁饱和导致测量失真。此励磁系统故障处理过程可为其他励磁系统用户提供借鉴。

有任意偏置电压输出的直流霍尔电流传感器

介绍了开环式直流霍尔电流传感器的工作原理。在此基础上,设计了一种可以输出任意设置偏置电压的直流霍尔电流传感器。该传感器的输出偏置电压可任意设置,且输出电压与原边侧电流成线性关系,并通过试验进行了验证。

霍尔电流采集电路的设计与应用

阐述霍尔传感器的设计,它被用于复杂信号的隔离转换,不仅电流的测量范围宽、精度高,且过载能力也比较强,抗干扰能力较强。

小线径高压线束并线电流精准检测方式的实现

针对多根小线径高压线束并线穿过霍尔传感器的台架试验场景,因高压线间电流相互干扰及屏蔽层影响会导致总电流检测精度产生一定偏差。通过设置集成霍尔电流环的高压接线盒能够有效保证电流检测精度;且该方法兼顾多根高压线并用时的散热优势,同时可避免采用新的大截面高压线带来的成本增加。

基于二维回归分析法的霍尔电流传感器温度补偿

霍尔电流传感器受温度影响比较大，因此需要对该传感器进行温度补偿。本文在恒温场中对霍尔电流传感器施加不同的测试电流，用温度传感器监测它的工作温度，根据监测结果采用二维回归分析法建立起被测电流、霍尔电流传感器输出电压和其丁作温度之间的函数关系并进行数据融合处理，削弱温度对该电流传感器的干扰。融合结果表明，补偿后比补偿前该电流传感器的测量精度提高了1～2个数量级。将该算法存储到单片机中，通过硬件电路实现对两传感器采集数据的实时处理，使得该传感测试系统具有一定的自适应能力。同以往的方法相比，该软件补偿方法更能满足实际测量的要求。