基于PCB线圈的钢丝绳金属横截面积损失检测方法

钢丝绳金属横截面积损失(Loss of Metallic area)直接影响钢丝绳承载强度等特性,因此其检测及定量分析对于设备安全可靠运行具有重要意义。针对目前主磁通检测中存在的线圈绕制困难、参数确定模糊等问题,基于仿真模型提出一种基于印制电路板(Printed Circuit Board)的分体式线圈结构,分析了线圈匝数、线圈层数、线距等参数对检测信号的影响;建立主磁通检测模型,探究损伤宽度对主磁通检测信号的影响规律,并针对损伤宽度变化造成的信号损失设计补偿方法;最后通过钢丝实验验证金属横截面积定量检测效果,表明该方法定量误差在1%以内,能够有效检测钢丝绳的LMA。

基于PCB线圈吸附式铁磁传感器的研究

运用PCB线圈作为感应元件的铁磁传感器越来越成熟,但PCB线圈由于其结构限制,使得铁磁颗粒不能通过其检测区域,另也没有相关研究证实PCB线圈对于铁磁颗粒测量的精确性。为此提出一种基于磁塞与电感检测原理的新型铁磁传感器。使用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics建立传感器的仿真模型,对PCB线圈的磁场分布进行仿真分析。结果表明:PCB线圈表面磁场强度具有良好的均匀性,适当减小PCB线圈的内径,有利于提高PCB线圈的磁场均匀性。基于仿真分析结果,设计5种不同尺寸规格的PCB线圈,并设计实验验证该传感器的检测精度。实验结果表明:该传感器具有良好的灵敏度,能有效检测出粒径100μm以下的铁磁颗粒。

开关电源高频平面变压器并联PCB线圈交流损耗建模及分析

并联PCB线圈可很好克服厚导体交流损耗大的不足,提高高频平面变压器的载流能力,但由于并联PCB线圈并联层间特有的环流效应,线圈设计变得十分复杂。通过建立并联PCB线圈交流损耗模型,对并联层间环流的产生机理及影响因素进行了深入分析。结果表明,电流频率、原副边线圈交叉换位与组内线圈交错、PCB厚度以及绝缘层厚度等对环流/线圈交流损耗均有很大影响。分析结果和系统化实现的模型为设计提供了方法和指导。实验验证了损耗模型的正确性。

开关电源高频功率平面变压器串并混联PCB线圈交流损耗模型

并联PCB线圈为高频大电流高功率密度开关电源平面变压器重要线圈结构之一,但其载流能力与线圈的设计、变化多端的连接方式以及工作条件等诸多因素有很大关系,必须通过建立线圈损耗模型才能够进行深入系统分析,并得到较优化的设计结果。基于由并联PCB线圈导体层所构成回路的电压平衡原理,结合涡流场场控方程建立了具有串并混联的长形与环形并联PCB线圈交流损耗解析模型。实验验证了交流损耗模型的正确性,并具有足够高的工程精度。

平面变压器任意并联PCB线圈损耗建模及设计软件开发

平面变压器并联PCB线圈的载流能力须通过建立线圈损耗模型及开发的相应软件,才能得到有效提高。基于涡流场场控方程与回路电压平衡原理,建立了任意并联长形和环形PCB线圈涡流损耗解析模型。根据线性系统叠加原理,进一步提出适用于任意连接方式的线圈损耗模型显式化处理方法及系统化编程算法,开发出具有友好人机界面的线圈损耗设计与分析软件。实验验证了损耗模型和算法是正确的。而系统化和实验相结合的方法验证开发的软件也是正确的,为设计高性能的并联PCB提供了强有力工具。

磁谐振无线电能传输系统的PCB线圈优化设计

针对线圈设计过程中各参数之间的特性和相互制约关系,提出了一种在有限尺寸空间下的PCB线圈优化设计方法,综合考虑线圈的匝数、线间距、线宽以及铜厚的影响,以传输效率为优化目标,运用理论与仿真分析相结合的手段,解决了在有限尺寸下的PCB线圈优化设计问题。最后根据优化结果,制作了一组线圈,并对线圈之间的互感及交流电阻进行了测试,测试结果与理论计算和仿真结果基本一致,验证了该方法的可行性。

基于最大功效积的磁谐振无线电能传输系统的PCB线圈优化设计

本文阐述了磁谐振无线电能传输的工作原理,从电路角度对系统进行建模分析。针对磁谐振无线电能传输系统满足最大输出功率时效率比较低的情况,提出以最大功效积为优化函数。针对线圈设计过程中各参数之间的制约关系,提出了在尺寸有限的情况下的PCB线圈优化设计方法。以最大功效积为目标函数,运用理论与仿真分析结合的手段,解决了在尺寸有限的情况下的PCB线圈优化设计问题。最后根据优化结果,制作出一组线圈,并对发射和接收线圈间的互感及交流电阻进行测试,测试结果与理论计算和仿真结果基本一致,验证了所提优化方法的可行性。

PCB罗氏线圈电流传感器积分误差的数字补偿策略

准确可靠的开关电流信息是电力电子变换器实现闭环控制、谐波抑制和短路保护的关键要素,有利于进一步提升功率器件的可靠性。PCB罗氏线圈电流传感器因其高带宽、小体积、低成本和低侵扰的特点,具有重要的研究价值和应用前景。然而,传统积分处理电路存在漂移误差与下垂误差,严重限制了PCB罗氏线圈电流传感器的测量精度。首先,本文采用复位型积分电路以避免漂移误差的持续累积,并消除下垂误差带来的影响。同时,针对复位型积分电路存在的漂移误差与偏置误差提出一种数字补偿策略,该方案采用数字信号处理器控制数模转化模块产生模拟补偿信号,并通过高速减法器消除误差,具有补偿精度高、调整方式简单的优点,可以大幅减小积分误差造成的影响;最后,基于双脉冲测试平台分别进行双脉冲、多脉冲和短路保护实验,验证了所提PCB罗氏线圈电流传感器的性能。

一种适用于压接型IGBT瞬态大电流测量的PCB罗氏线圈

为保证电力电子器件瞬态电流测量准确,大多数场景下必须考虑邻近导体对被测器件电流测量产生的影响,而对于邻近导体的磁场,目前并没有有效的方法消除。文中基于一种特定工况,提出了一种考虑邻近导体耦合项的测量方法,通过使用定制的PCB罗氏线圈测量压接型IGBT瞬态电流,并将其与实际电流参照值曲线进行量化对比,验证了此测量方法的准确性。另外,文中考虑了器件因电流馈入位置不对称而导致电流非均匀分布的实际情况,消除了模型误差,进一步阐述了PCB罗氏线圈在定制化方面相较于传统罗氏线圈的优势。

基于PCB平面线圈的电动球阀手动扳手检测电路设计

该文提出了新的基于PCB(printed circuit board)平面线圈的电动球阀手动扳手检测方案,计算了不同线宽、间距、匝数等参数PCB线圈的总电感量、串联电阻等参数,并制作了双层PCB平面线圈,设计了电容三点式LC振荡电路、幅度检波电路。测试结果表明,手动扳手插入后,LC振荡波形的幅度有明显的减小,其电压峰峰值由2.24 V减小到1.28 V,检波电路输出电平幅度由0.64 V增大到2.76 V,能够满足实际测量的要求。

PCB磁共振线圈的无线能量传输系统效率分析

磁共振式无线能量传输技术因传输距离较远、效率较高而成为研究热点。文章对四线圈结构的磁共振式无线能量传输系统进行建模,并利用互感耦合模型对系统传输效率进行分析,提出一种逐级分析方法,清晰展现线圈间能量传递关系,推导出内阻、失谐因子、强耦合系数是影响系统传输效率的重要因素。在几种特定应用场景基础上,设计了一种新型的PCB磁共振线圈系统,对所提出的分析方法进行了验证,为后期优化设计提供了依据。

PCB空心线圈位置误差分析与控制

PCB空心线圈采用CAD方法设计和先进的PCB加工工艺制造,具有很好的测量精度和参数一致性,但是,线匝密度较小,而且截面上磁感应强度梯度较大,从而影响了线匝沿圆周均匀分布的连续性,使其具有了离散分布特征。该文基于线匝的离散分布特性建立了PCB空心线圈位置误差的数学模型,并进行了详细分析。结果表明,线圈结构参数(匝数和环径比)和位置参数(偏心距和倾斜度)是影响PCB空心线圈位置误差的主要因素。由此提出了位置误差的控制措施,为PCB空心线圈的优化设计和应用提供了理论基础。

一种抗强干扰型双面对称布线PCB罗氏线圈

PCB罗氏线圈广泛应用于复杂环境下的电流测量传感头,其抗干扰性能决定着电流测量的准确法。本文设计了一种双面对称布线且设置回线的新颖PCB罗氏线圈,分析了垂直于线圈平面的杂散磁场对传统直连布线、双面对称布线未设置回线及设置回线的三种PCB罗氏线圈互感特性影响,测试了受扰条件下三种线圈与被测载流导体间互感系数,并在此基础上进一步改进了新颖PCB罗氏线圈的回线设计。分析和实验结果表明,回线设置可有效抑制杂散磁场干扰,该新颖PCB罗氏线圈具有很强的抗干扰性能,适合于用作外界杂散磁场复杂情况下的电流测量传感头。

PCB空心线圈电流传感器的暂态特性

在电流测量中,PCB空心线圈具有很好的测量准确度和参数一致性。在模拟积分器中,T形积分器具有很好的低频噪声抑制能力。为此,提出了一种基于PCB空心线圈和T形积分器的电子式电流传感器,建立了该传感器的传递函数模型和短路电流全偏移时的暂态特性模型。重点分析了其对电力系统暂态电流的测量性能,对影响暂态特性的参数进行了数学分析,这为传感器的动态性能优化设计提供了一种分析方法。对传感器样机进行了动模试验,和分流器的输出信号相比,两者波形吻合较好,峰值瞬时误差在±1%左右。该试验结果表明,PCB空心线圈电流传感器具备准确反应电力系统故障电流暂态过程的能力,满足电力系统对电流测量和保护的需求。

PCB空心线圈电流变换器研制

目前,微机保护装置以及电子式电能表采用的都是传统的带铁心的电流变换器,传统的电流变换器存在磁饱和问题,测量动态范围窄,为此提出了一种PCB空心线圈电流变换器,该PCB空心线圈电流变换器的次级线圈采用了对称设计,最大限度地消除了外界电磁干扰造成的误差;初级线圈可视情况绕制成多匝,并可通过位置的调整改变与次级线圈的耦合程度,从而改变传感头的互感系数。电流变换器制作简单方便,体小质轻,测量频带宽;对制作的样板进行了实验验证,结果表明PCB电流变换器达到了一定的测量精度,在较大的动态范围内具有良好线性度,且响应速度快。

拆装式PCB型Rogowski线圈的研究

提出一种可现场组装结构的基于PCB平面型Rogowski线圈的电流传感器。在简单介绍Rogowski线圈基本工作原理的基础上,详细介绍了线圈的组成、结构和工作原理,并对线圈的主要部件进行详细阐述。给出线圈与被测导体之间的互感系数、自感和电阻计算公式。工频测试结果表明:线圈不仅理论计算结果与实际制造出的线圈的测试结果的一致性非常好,而且具有良好的线性输入输出关系和较高的灵敏度。频率特性测试结果表明:线圈可以真实反应被测电流的波形,并且没有明显衰减。拆装式PCB型Rogowski线圈电流传感器的最大特点是可以在不停电的情况下进行现场安装,并且不会影响被测设备的原来运行状态,为PCB型Rogowski线圈在电力系统的推广应用奠定了技术基础。

雷电流测量用PCB型Rogowski线圈研究

为提高雷电流测量用Rogowski线圈的准确度,文中提出了一种PCB型Rogowski线圈的设计原则。通过合理设计线圈参数与积分方式,解决了测量带宽与输出信号衰减之间的矛盾,并对设计的线圈以及积分器参数进行了仿真。在文中提出的线圈结构和积分方式下,峰值10 k A的8/20μs标准雷电流最大测量误差不超过2%。结果表明:所设计的PCB型线圈结合带补偿型二阶RC积分器,可以在保证频带的前提下保持较大的信号输出强度,且有较高测量准确度。

适用于配电网故障指示器的PCB型罗氏线圈电流互感器设计

针对传统的故障指示器使用铁芯式电流互感器体积较大、高频特性不佳,不能满足配网故障电流检测需要的问题,基于罗氏线圈的工作原理,设计了多片组合式PCB型罗氏线圈及后端积分放大电路,建立了PCB型罗氏线圈电流互感器传递函数模型并通过Matlab进行仿真,制作了PCB型罗氏线圈电流互感器实物并进行试验测试其性能。结果表明,PCB型罗氏线圈电流互感器不仅可准确反映工频电流大小,同时还具备良好的高频特性,能够满足配电网故障定位的测量需求。

PCB型罗氏线圈电流传感器的设计与试验研究

介绍了罗氏线圈的工作机理,根据高精度罗氏线圈设计原则,优选参数,设计了一种基于PCB骨架的罗氏线圈。制作并调试好符合要求的信号检测电路,其按顺序依次为放大、积分、滤波环节。当被测电流大小在0~600A范围内变化时,对PCB型罗氏线圈电流传感器进行了试验验证。结果表明:该传感器线性度好,灵敏度高,能达到2.2353m V/A,输入、输出信号准确,可满足测量要求。

基于PCB型Rogowski线圈电流传感器特性研究

本文介绍了一种基于PCB的微分型Rogowski线圈,推导该测试系统的传递函数,利用MATLAB仿真软件,仿真研究不同电磁参数对PCB板Ro-gowski线圈测试系统的动态特性的影响特性,仿真与试验表明,本文所给出的计算方法能够有利于优化PCB型Rogowski线圈的电磁参数。