辽宁动力电池测试电流传感器设计标准

零磁通交直流检测器的信号处理电路主要包括低通滤波器LPF及高通滤波器HPF以及环形铁芯C2及反相放大器U2及采样电阻RS2的相关设计。保证环形铁芯C1与环形铁芯C2的对称性以及激磁电流iex1与激磁电流iex2的对称性是系统达到零磁通闭环测量的重要条件，因此环形铁芯C2与环形铁芯C1磁性参数及几何参数完全相同，其上绕制激磁绕组W2匝数N2=N1。采样电阻RS2选取与采样电阻RS1同阻值、同型号电阻。反相放大器U2选择与比较放大器U1相同型号规格的运算放大器，但在电路上构成单位比例反相放大器，其输出端串接激磁绕组W2及采样电阻RS2。低通滤波器LPF及高通滤波器HPF的实现方法很多。常见的滤波器包括无源RC滤波器及有源RC滤波器。有源滤波器需要外部电源供电及运算放大器，增加了电路成本及功耗。在医疗领域中，电流测量可以用于监测患者的生理信号，如心电信号、脑电信号等，以协助医生进行诊断。辽宁动力电池测试电流传感器设计标准

值得注意的是，当激磁电压频率fex较小或与一次被测电流自身频率相近时，由于电磁感应原理在激磁绕组产生工频50Hz感应电流信号，此时在在单个激磁电流波形中，无法对有效区分频率相近的50Hz感应电流信号和与激磁电压频率一致的激磁电流信号。因此自激振荡磁通门方法对激磁电压频率的设置一般需按照香农采样定理原则，即激磁电压频率大于两倍被测电流频率fex≥2f。图2－6～2－8分别为通过Tek示波器（TDS2012B）所观察，当IP=1A直流，IP=-1A直流及IP=1A交流时，采样电阻RS1上激磁电流波形。无锡普乐锐思电流传感器厂家通过在直流侧进行并联汇流后通过PCS进行逆变解决系统效率低、全生命周期度电成本高的问题。

根据自激振荡磁通门传感器激磁频率约束条件fex>2f，当交直流电流传感器检测带宽为0–50Hz时，应设计自激振荡磁通门传感器激磁频率应大于100Hz。设计激磁频率时可根据式（2－42）计算激磁频率fex为：fex=Vout4BSN1SC（4－3）式（4－3）中激磁频率fex 与激磁绕组 W1 匝数 N1 均未确定，通过合理设计参数 N1 使得终激磁频率fex>100Hz 即可满足设计要求。然而激磁频率fex 并不是越大越好， 磁 性材料的涡流损耗与激磁频率fex 的平方成正比，因此当激磁频率fex 较大时，铁芯的涡 流损耗增大， 整体交直流电流传感器功耗增大， 且激磁方波电压一定时，激磁频率fex 越 大则激磁绕组 W1 匝数 N1 越小，而根据式（2－41），匝数 N1 越小则饱和电流阈值 Ith 越 大则铁芯不易进入饱和区工作， 此时所设计的零磁通交直流检测器线性度不高。而激磁  频率fex 过小时，激磁绕组 W1 匝数 N1 过大，此时所设计零磁通交直流检测器的灵敏度 将会降低， 因此在参数设计时需要在零磁通交直流检测器线性度与灵敏度之间有所侧重。

电流精密测量研究一直以来都是计量领域的重点研究方向之一。测量电流基本的原理是法拉第电磁感应原理，由此发展出电流互感器。而研究发现电流互感器正常工作时，需要励磁电流对主铁芯进行磁化，而铁芯磁化曲线具有非线性特征，因此励磁电流也表现出非线性特征。非线性励磁电流为电流互感器误差的根本原因。一开始基于电流互感器结构对交流精密测量提出改进措施的是南斯拉夫尼古拉特斯拉（Insititue Nikola Tesla）研究所，其结合指零仪提出交流比较仪结构，通过外加电流源对励磁电流进行补偿，使得一二次安匝平衡，然后完成电流互感器精度的提升，其研究成果用于电流互感器的计量性能测试。1950 年之后，加拿大学者 N.L.Kuster 等，通过对原有比较仪结 构参数进行优化，研制出了比例精度高于0.1ppm 的交流比较仪。随后1964 年，N.L.Kuster 和 W.J.M.Moore 在原有交流比较仪结构的基础上，将其与传统电磁式电流互 感器结构结合，提出了补偿式电流比较仪概念，所研制的宽量程补偿式交流比较仪在 5A 至1200A量程内，比例精度达到 5ppm。抗电磁干扰：由于磁通门传感器是通过测量磁通量来间接测量电流的，因此它可以抵抗电磁干扰的影响。

根据自激振荡磁通门传感器线性度设计原则设计饱和阈值电流 Ith，激磁电流峰值 Im 以满足 Im>>Ith 。其中零磁通交直流检测器由比较放大器 U1 供电，因此需要考虑比较放 大器 U1 的带载能力及 U1 的各项性能参数对自激振荡磁通门传感器测量精度的影响。选 择高精密运算放大器 OP27G，为双电源供电，供电电压大为±15 V，带 100  欧负载 下，输出电流可达 40 mA，属于大电流输出型运算放大器。同时 OP27G 运算放大器具 有频带宽，噪声小的特点，其输入失调电流小于 35 nA，单位增益带宽积为 8 MHz，当 测量低于 10 Hz 的低频信号，其电路噪声峰值小于 80 nVp-p。将有助于提高能源利用效率、降低成本、增强能源安全等。深圳粒子加速器电流传感器发展现状

被测磁场通过磁通门轴向分量，这时磁通门信号的输出便会发生一定的偏移。辽宁动力电池测试电流传感器设计标准

G1为基于双铁芯结构的交直流零磁通检测器的传递函数，G2为PI比例积分放大电路的传递函数，G3为PA功率放大电路的传递函数，G4为电流反馈模块的传递函数，G5为感应纹波噪声传递函数，NF为负反馈环节传递函数。根据图3－3，由自动控制系统相关理论，可得反馈绕组中反馈电流IF与一次绕组中一次电流IP之间的传递函数为：IS(s)IP(s)NPG1G2G3G4+NPG4G51+NFG1G2G3G4（3－12）交直流零磁通检测器输入信号为一次绕组WP与反馈绕组WF在铁芯C1及C2中的磁势之差，终输出信号为合成电压信号VR12。根据上述关系，可推导交直流直流零磁通检测器的传递函数G1为：G1=SD==-（3－13）式（3－13）与自激振荡磁通门传感器灵敏度SD公式（2-48）一致。G2的传递函数常通过比例环节及积分环节的特征参数表示：(1)G2=-KPI|1+|（3－14）（jwτ1)辽宁动力电池测试电流传感器设计标准