直流磁性检测装置原理、特性与应用

介绍了直流电流检测装置的发展过程,包括分流器和几种直流电流检测装置:直流互感器、零磁通直流互感器和检测磁放大器,同时,也介绍了作为零磁通直流互感器基础的磁调制器,并且分折了发展中的一些问题。

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。

快速电流脉冲发生器的设计

为调节合肥同步辐射光源 (HLS)时间分辨站的同步光脉冲间隔 ,需要产生具有快速上升、下降沿的脉冲磁场 ,且脉冲宽度小、顶部平坦。本工作利用脉冲成形线技术设计电流脉冲发生器 ,以产生这种快速电流脉冲 。

现场校准用磁调制式直流电流比较仪磁屏蔽结构仿真研究与设计

直流电流互感器现场校准存在较强的电磁干扰和其他不确定的环境因素,因此现场校准用直流电流标准器不仅需要具有较高的测量准确度,还要具备较强的抗电磁干扰的能力。首先利用ANSYS软件对用于现场校准标准器的磁调制式直流电流比较仪磁屏蔽结构进行了建模仿真,分析了屏蔽层厚度、屏蔽材料的磁导率以及气隙对屏蔽效果的影响。根据仿真结果,完成了直流电流比较仪磁屏蔽结构的设计。其次,通过仿真分别分析了无磁屏蔽结构和有屏蔽结构条件下,母线偏心和邻近外导体所产生的干扰磁场对直流电流比较仪测量准确度的影响。最后,完成了额定参数为5 000 A:5 A的直流电流比较仪样机的研制,并通过测试验证了仿真设计的有效性,所研制的直流电流比较仪整体准确度达到0.005级的应用要求。

MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器

通过等效电路方法计算了MA量级小型螺线管爆磁压缩发生器(HEMCG)各参数,得到发生器的损耗主要来自非欧姆损耗。设计的HEMCG整体外径约140 mm,长度小于550 mm,初始电感128.7μH。实验表明,在初始电流3.6 kA条件下,在100 nH负载上输出前沿75.2μs、峰值1.87 MA的电流脉冲,电流放大约519.4倍,能量放大约209.5倍,炸药化学能到电磁能的转换效率为6%。两发HEMCG分别经原边电感约440 nH、副边电感约4μH、耦合系数约0.85的电缆变压器调制,在4μH负载上得到了上升时间约80μs、峰值72 kA的脉冲电流,变压器能量传输效率约为26.8%。

基于单磁芯结构的磁调制式直流漏电流互感器

基于现有磁调制式电流互感器,以倍频磁调制器为核心且通常具有双磁芯结构复杂信号电路以及检测误差大等缺点,文中提出了一种单磁芯结构的相位差磁调制式直流互感器。首先,给出这种磁调制式直流漏电流互感器的电路图。其次,详细分析其工作原理和设计思路。最后验证,文中设计的磁调制式直流漏电流互感器的测量误差较小,能够满足直流系统接地故障巡回监测的要求。

换流变压器交流消磁及验证装置的研究

为解决传统交流消磁设备存在的消磁时间长、所需电压高和设备体积大等问题,在分析换流变压器剩磁产生及传统消磁原理的基础上,提出了一种基于正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术的低电压交流消磁法。采用高稳定性SPWM数字电源技术和高计算性能微控制器,通过数字方式精确控制SPWM电源输出交流电压幅度和频率,实现低电压条件下获取较大交流消磁电流并能够精确调节电流幅度的目的,同时低电压条件可极大减小设备体积、重量,缩短消磁时间。采用无锁相环、无严格同步要求的准同步采样技术,实现了宽频率范围交流电压、电流有效值的高精度测量。研制了换流变压器消磁及验证装置,对具有剩磁的换流变压器进行消磁试验,其消磁后的励磁涌流明显降低,体现了该装置显著的消磁效果。提出了通过对换流变压器接入低压交流测试电压,对比消磁前后变压器空载电流大小的消磁效果验证方法,试验结果表明该验证方法有效可行。

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。

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。

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。

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。

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。