应用于高精度稳流电源的直流零磁通误差传感器

研究了采用温度系数较低的坡莫合金材料制作的电流采样装置———直流零磁通误差传感器 ,简要分析了它的基本工作原理。该器件重 2 0 0 g ,功率损耗小于 1W ,无温度效应 ,结构简单 ,成本低廉。实测电源电流稳定度在 2 4h内≤ 1× 1 0 - 4。

一种10kA零磁通霍尔电流传感器的设计与仿真

采用线圈分段绕制的方法,设计了一种10kA量程的零磁通霍尔电流传感器以及相应的驱动电路,有效地将驱动电压降为±15V,并利用电磁场仿真验证了线圈分段设计的可行性。同时,提出了铁芯线圈以及霍尔元件的等效电路仿真方法,并以此为基础在Multisim中搭建了零磁通霍尔传感器系统的电路仿真模型,通过对各种电流波形进行仿真验证,证明了该设计的合理性。

基于Simulink的零磁通电流传感器动态误差分析

直流电在实际生产生活中应用广泛,如直流屏、太阳能供电、电信基站等。直流电能的精准测量有助于直流电更好地应用于生产生活,其中直流电流测量精度的提高可有效地提高直流电能测量精度。现有的直流电流测量方法仍有测量精度不高,易受外界因素影响等缺点。为了更进一步的提高测量精度,研究了具有高精度的双磁芯零磁通电流传感器,建立了数学模型并进行了动态误差分析。首先,在Simulink中搭建了双磁芯结构的电路仿真模型。其次,根据仿真电路建立了各个元器件的数学模型,并对零磁通电流传感器的主要元器件进行动态误差分析,得出了不同元器件在电路中电阻不同阻值变化下对最终测量结果的误差影响,并确定了元器件电阻的最优参数。研究结果表明,建立的动态误差数学模型可以有效对零磁通传感器进行电路优化,提高其测量精度。

一种零磁通电流传感器适配装置的研制与应用

为了方便有源零磁通电流传感器的现场使用,研制了一种零磁通电流传感器适配装置,可作为电流传感器的配套产品,其内部集成的具有多种供电模式的电源模块可为现有的大部分主流传感器提供高稳定、低纹波的工作电源。采用电池供电可有效降低电流传感器的零点输出电流;同时通过专用的接口引出传感器的二次电流,并进行I-V变换、数字化等后续处理,在便于测量应用的同时,更拓展了电流传感器的有效测量范围。

基于零磁通电流传感的自动电阻电桥设计

因商用直流电流比较仪(DCC)精度高、结构复杂、成本高昂,基于商用零磁通电流传感器基础上研制了一套直流比较仪自动电阻电桥,以降低成本、满足电阻测量精度要求较低应用场合的需求;围绕零磁通电流传感器的原、副边线圈安匝平衡机制下,其原、副边电流比例一定的特点,设计了自动电阻电桥电路;采用基于DSP的嵌入式数字电路实现系统控制和算法,使用自制且经过校准的24位AD采集电路读取电桥中电阻两端的压差信号,经实时处理及屏幕显示,最终得到被测电阻(Rx)和标准电阻值(Rs)的比例值;采用经校准过的标准电阻(Rs)对该电阻电桥100Ω:10Ω和10Ω:1Ω的比例进行校准,实验结果表明:该电阻电桥测量的比例准确度可达10^(-6)量级,测量的相对标准差为10^(-6)~10^(-7)量级。

闭环霍尔电流传感器的硬件电路设计

传统霍尔电流传感器测量范围小、准确度等级低、频率范围窄、响应速度慢,已不能满足实际工程的需求。为了满足核聚变领域的需求,设计了一种零磁通霍尔电流传感器。基于零磁通的原理和特性,为其设计了一种以脉宽调制(PWM)为核心的数字驱动电路,通过霍尔元件感应磁场,形成霍尔电压,经过放大电路、积分调节电路、PWM产生电路、功率放大电路、反馈电路,最终形成二次侧的补偿电流,从而保证霍尔元件处于零磁通状态。测试表明:设计的传感器的电流测量范围为±30 k A,准确度等级为0.5级,频率范围可以达到20 k Hz,响应时间在5μs以内。

基于闭环霍尔电流传感器驱动电路的设计

基于零磁通霍尔电流传感器的原理和特性,传统的霍尔电流传感器多采用模拟驱动电路,电路输出功率小、调试不方便、抗干扰能力差;针对传统传感器的弊端,介绍了一种基于DSP为核心的数字驱动系统的构成及技术实现。采用DSP作为主控制器,结合CPLD实现信息的分配;设计了驱动系统的硬件电路,包括运算放大电路、DSP处理电路、光耦电路、功率放大电路。设计了系统应用软件,包括主控板的DSP程序、CPLD信息分配程序、上位机应用软件等。分析实验测试的波形和数据,表明设计的传感器数字驱动系统具有良好的不确定度、线性度、抗干扰性,各项指标均已达到设计时的要求,具有广泛的实用性。

基于小波分析在霍尔传感器采集信号分析中的应用

介绍了零磁通霍尔电流传感器的原理及驱动系统。针对霍尔传感器在应用中易受周围环境干扰,使得信号中存在噪声等问题,分析和研究了一种基于小波变换的霍尔传感器信号去噪方法。通过选择小波基函数、阈值函数来抑制小波分解系数中的低频分量,同时保留高频分量,然后经过小波重构,实现了去噪处理。通过仿真试验,证明该方法能有效去除噪声信号。

LEM、MACC、DCCT电流检测比较

高稳定度和高精度电流源的电流采样和检测必须用高性能的电流传感器。在比较了ABB公司的LEM、HITEC公司的MACC、DCCT的电流传感器工作原理及其各自特点的基础上,结合近代物理研究所的实用检测电路,通过高精度电源给定测试系统,用PXI-6133数据采集卡做回读,打脉冲测试3台电源,并将结果通过Origin还原成图形并进行数据分析,又用7081数表测一台稳定度为2×10-5的电源,通过测得的数据和波形比较3种传感器的性能特点。

变电站容性设备泄漏电流的在线提取与误差分析

容性设备泄漏电流比较小,在提取电流过程中,因噪声干扰和设备本身的误差难以测量其真实值。通过建立穿心式零磁通传感器模型,利用Matlab仿真分析普通传感器和补偿传感器对测量结果的影响;采用基于加窗的谐波分析法,分析减小频率波动对测量误差的影响。仿真结果表明:该方法可以减小角差、比差及频率波动对在线监测设备的影响,能够有效提高泄漏电流的检测精度和系统的鲁棒性。

基于DSP的高压电气设备绝缘在线监测系统设计

为满足电网对高压电气设备绝缘监测的要求,设计了基于数字信号处理(DSP)的分布式绝缘在线监测系统。采用基于控制器局域网(CAN)现场总线的3层分布式系统结构,解决了集中式在线监测系统模拟信号长距离传输带来的问题。设计了以DSP和高精度AD为核心的现场信号采集单元,集信号调理、数据采集、CPU控制、算法处理、CAN总线通信于一体。系统采用"零磁通微电流传感器"采集信号,使相位测量误差控制在±0.01°以内。阐述了系统软、硬件的具体实现方法,软件采用模块化设计,将系统按功能模块化划分。

电容型高压电气设备绝缘在线监测的关键技术

为保障高压电力设备安全运行,设计了容性高压电气设备(高压套管、电容式电压互感器、电流互感器、避雷器)的在线监测系统,详细阐述了其监测电路的设计,包括:零磁通电流传感器、采集控制单元。设计的双级零磁通电流传感器有效提高了监测精度,采用220V电源信号作为同步的技术大幅度增加了固定时间内允许测量的次数,提高了测试效率,该在线监测系统已经在投入使用,运行结果表明具有很好的效果。

基于NB-IoT的线路避雷器广域在线监测系统的研究

统计某地区的落雷次数、监测避雷器运行状态对高压线路的改进、避雷措施的优化等具有重大意义。文章研究的监测系统基于NB-IoT通信技术,在巡检人员难以到达的偏远地区亦能建立起由监测单元构建的监测广域网络,监测设备的电路与处理器将采集线路避雷器的动作次数与避雷器泄漏电流并加以分析,并通过NB模块将数据上传,利用在线平台进行存储与收发,用户可在配套搭建的网站或APP上实时查询监测信息,远端监控避雷器的运行状态。该系统在低功耗运行、远距离数据传输等方面做出了优化,更适用于实际使用。

模拟直流标准电阻器的研制

传统标准电阻器由于功率小承受电流小,无法用来检测回路电阻测试仪和直阻仪等大电流四线直流电阻测试仪。针对这一问题,设计了零磁通大电流传感器对大电流进行准确测试,配合低噪声的电路架构、高分率的模数转换器和差分模数转换电路构成了模拟直流标准电阻器,经测试该模拟直流标准电阻器最大允许相对误差小于0.05%,电流最大允许误差小于0.02%,满足对直流小电阻测试仪的检定要求。

万安级标准直流恒流源的研制

直流大电流传感器由于缺少高准确度的万安量级的直流恒流源,一直存在量值溯源的难题。为保证输出电流的准确稳定,本文研究设计了由18个深度负反馈回路600A恒流源并联而成的万安级标准直流恒流源。同时,在其内部集成大功率二极管作为固定负载,利用单向导通性,确保单个恒流源输出电流的独立稳定。结果表明:该装置电流准确度优于0.01%,电流稳定度优于10ppm/2min,满足工业生产中高精度大量程电流传感器的校准需求。

电力电缆绝缘在线监测装置设计

高压电力电缆在区域间传输大量电能,对它的监测非常重视,已经做了很多研究。本文叙述了一种装置的设计方法,其可在线监测电力电缆绝缘介质损耗程度,同时测量绝缘泄露电流。使用双向过零比较,用微控制器边沿触发捕捉计时,取中间值的方式测量介质损耗角,以有效地消除谐波和直流分量的干扰。将电源、信号处理、人机交互等电路集集成设计,并制作了样机达到了预期设计指标。