磁调制式剩余电流传感器的动态励磁过程分析与仿真

随着智能电网的发展和电力电子设备不断增多,设备故障时产生的剩余电流呈现非线性,本文针对非线性剩余电流传感器的工作过程开展了研究。首先建立了电压型磁调制式剩余电流传感器的动态励磁电流变化过程模型,推导出励磁脉冲电压频率的计算公式,并证明了通过励磁电流的检测可以实现剩余电流的准确测量;其次对动态励磁电流变化过程进行了分析,在剩余电流传感器励磁电流动态变化过程简化计算模型中,通过合理选择饱和电流值可以使励磁脉冲电压频率和励磁电流平均值的计算结果与考虑磁滞情况的结果一致;然后分析了影响磁调制剩余电流传感器工作性能的因素,通过改变传感器的匝数、励磁电压幅值、反转励磁电流等方法可以使传感器满足设计要求;最后通过仿真模型和实际测试,对动态励磁电流变化过程模型进行了验证,考虑磁滞影响的励磁电流动态过程与实际变化过程更吻合。本文对励磁电流动态过程的分析为电压型磁调制式剩余电流传感器的设计提供了依据。

零磁通电流互感器在HLS中的应用

根据交直流电流比较仪原理制成的电流互感器,可以测量从直流到几千赫的电流,其线性度为1000ppm,小信号带宽为10kHz,最大测量电流为30A。

零磁通电流互感器的测量系统分析

一、工作原理图零磁通电流互感器的工作原理示于图1。二、系统的框图为进行系统分析,首先将物理模型变换成数学模型。系统中各环节的联结框图如图2。图中:W1—磁调制器的二次谐波灵敏度;W2、W3、W4、W5、W6和W11—分别为带通滤波器、载频放大器、相敏解调器、电压放大器、功率放大器和交流放大器的传递函数;W7—反馈回路中电流与端电压之间的函数关系;W8—反馈绕组匝数N2;W9—反馈绕组中因被测电流变化产生的互感电势与被测电流之间的函数关系;W10—铁芯Ⅱ的检测绕组Ns中感生电势与两比较绕组电流产生磁势差之间的函数关系;W12—标准电阻的阻值;N1—被测电流母排匝数,通常N1=1。由图1可知,调制器将输入信号进行调幅变成载频输出,解调器又将载频还原成信号频率。将这两个传递函数均写成对信号频率的传递函数。

用于充电桩的B型剩余电流保护器的设计

对含有充电桩的充电系统漏电原理、特征和保护安装位置进行了分析,并提出用于充电桩的B型剩余电流保护器的一种设计方案,通过双磁芯及对应的拓扑结构实现剩余电流的检测。分析了不同拓扑结构对应类型的剩余电流实现脱扣的机理,对直流剩余电流的检测采用磁调制技术,对其余类型剩余电流提出不进行波形识别、直接整流的电流检测方案。根据不同拓扑结构检测的电流类型,提出上方磁芯选择磁滞回线扁平、高磁导率的材料,下方磁芯选择具有高剩磁的非晶或纳米晶材料。通过Multisim仿真软件对直流剩余电流进行检测,结果表明基于高剩磁材料的磁调制技术能够反映直流剩余电流。

相位差磁调制原理在直流小电流传感器中的应用

针对设备供电支路绝缘漏电电流检测问题,对相位差磁调制原理在直流小电流传感器中的应用进行研究,采用相位差磁调制器工作原理实现了穿心直流小电流测量;阐述了穿心直流小电流传感器设计的关键点,交流激磁振荡电路的性能直接决定了整机的性能。穿心直流小电流传感器有效解决了设备绝缘漏电电流检测问题。

磁调制式直流剩余电流保护器的研究和设计

目前国内充电桩普遍采用A型剩余电流保护器,而其存在保护局限性,无法有效地对充电桩故障进行全方位的保护。为了满足充电桩行业的发展需求,设计了一种磁调制式直流剩余电流保护器。对磁调制器工作原理进行数学建模分析,对磁调制器一次绕组、二次绕组、被测负载电流的关系进行了分析,采用双磁芯磁调制技术方案,磁调制式直流剩余电流保护器可实现A型剩余电流保护器+DC 6 mA剩余电流保护器组合保护功能。

基于激磁电流单周期内负半波持续时间特征的直流剩余电流检测新型相位差法

针对直流剩余电流保护方法中传统的相位差法存在检测特征提取困难和硬件电路结构复杂的问题,提出了一种基于激磁电流一个周期内负半波持续时间特征的直流剩余电流检测新型相位差法。该方法通过检测激磁电流负半波的持续时间在剩余电流出现前后的差值来检测直流剩余电流。首先对激磁电流进行半波整流处理,将其负半波的持续时间转化为其幅值为零的时间。然后通过检测其幅值为零的持续时间在剩余电流出现前后的差值达到测量目的。基于该方法完成了直流剩余电流互感器硬件电路的设计,并通过实验验证了此方法的有效性。

B型剩余电流保护器设计

随着光伏发电系统快速发展,以及电动汽车充电桩的普及,传统的剩余电流保护器无法满足实际需求。介绍了一款B型剩余电流保护器,采用磁调制剩余电流互感器和零序电流互感器采集剩余电流。根据GB/T 22794—2017标准要求,可识别1 kHz及以下的正弦交流、带和不带直流分量的脉动直流、平滑直流等剩余电流信号。经信号调理电路将电压信号送到单片机进行采集和判断。通过试验测试,该样机在测试精度和速度上均符合国家标准的相关要求。

一种交直流敏感型剩余电流保护器的研制

提出一种基于AVR ATmega32单片机的磁调制式交直流敏感型剩余电流保护器(即B型剩余电流保护器),采用基于信号频率和波形的补偿算法对剩余电流的有效值进行补偿,以提高检测和保护的准确性。试验表明,该剩余电流保护器满足标准要求,能够实现对1 kHz内的正弦交流以及脉动直流(其最大基波频率为500 Hz)或平滑直流剩余电流的有效保护。

复杂波形剩余电流保护器的设计

采用磁调制式电流互感器法对含有脉动直流分量、甚至含有平滑直流分量的复杂波形剩余电流进行检测,同时采用基于IIR数字低通滤波器对采集的信号进行滤波处理,提高了滤波精度。基于浮点型DSP TMS320F28335进行软件设计,实现复杂波形剩余电流的精确采样分析,对复杂波形剩余电流检测满足标准要求。

一种全电流敏感的剩余电流检测方法

提出了一种针对全电流敏感的剩余电流检测方法,不仅满足交流型及脉动直流型剩余电流的检测,而且实现了平滑直流的检测,满足现阶段B型剩余电流的设计需求与应用。对直流恒定磁场信号进行调制处理,并通过解调电路等实现了平滑直流型剩余电流的检测;交流型和脉动直流型剩余电流检测,采用电磁式的处理方法。检测方法不仅从理论上完成了两种检测电路的整合,而且试验上也验证了方案的可行性。

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。

带直流分量检测的剩余电流保护装置研究

简述了剩余电流保护装置的研究背景和国内外发展情况,提出了带直流分量检测的重要发展方向,并重点剖析了直流分量对于交流剩余电流检测的影响。在此基础上,提出了基于磁调制原理的剩余电流检测方案,从原理、电路设计等方面进行说明,并结合样品试验进行方案可行性的论证,有助于后续快速实现产品开发与市场应用拓展。

剩余电流保护电器发展研究

对剩余电流保护电器发展情况进行了综述,分析了市场现状与发展趋势对保护功能新要求,阐述了产品及其应用标准发展动态,并分析了面向应用场景的产品发展动向以及主要技术解决方案,为产品发展与行业应用提供参考。

基于平面变压器的高电压隔离变送器的设计与测试

根据轨道交通牵引供电与直流测量需求,针对直流牵引系统电气参数频繁变化的特点,采用MCU(微控制单元)控制的PWM(脉冲宽度调制)方法,利用PCB(印刷电路板)内嵌磁耦合互感器技术,研发了适用于直流高电压检测的隔离变送器,能够承受最高达3600 V AC/DC的持续电压和最高AC 20 kV瞬态电压,适合3600 V以下的交直流高压系统检测。该隔离变送器已通过国家电气检测中心性能及电磁兼容试验,指标均达到或超过国外同类产品。