北京粒子加速器电流传感器设计标准

同理，双铁芯结构下，由于反馈绕组同时均匀绕制在两环形铁芯C1及C2上，可以对铁芯C1，C2列写磁势方程可以得到：C1:NPIP+NFIF+N1Iex1=0C2:NPIP+NFIF+N2Iex2=0（3－5）（3－6）单独看式(3－4)，与其式（3－5）及式（3－6），其结构相同，即单个铁芯在闭环电流测量时，其磁势方程一致，主要是因为铁芯的磁势方程与铁芯上所缠绕的绕组及其通过的电流有关，但值得注意的是，通过观察式（3－4）至式（3－6），对于两种测量方案而言，单个铁芯均无法完成一次电流磁势NPIP与反馈电流磁势NFIF相平衡，在单个铁芯上总是存在激磁电流磁势，这与传统电流互感器一致，激磁电流就是导致电流测量误差的根本原因。但是双铁芯结构下，通过将式（3－5）与式（3－6）进行叠加，即将环形铁芯C1及C2看作一个整体可得：C1+C2:2NPIP+2NFIF+(N2Iex2+N1Iex1)=0（3－7）将有助于提高能源利用效率、降低成本、增强能源安全等。北京粒子加速器电流传感器设计标准

红色曲线为 0.05 级交流电流互感器比差和角差误差限值曲线， 黄色曲线为 50A 直流下交流比差和角差误差曲线，黑色曲线为 20A 直流下交流比差和 角差误差曲线。 由 5－7 ，5－8 可知，在 20A 及 50A 直流分量下， 新型交直流电流传感 器比差角差无明显变化， 仍满足 0.05 级交流误差限值，所设计的新型交直流电流传感器 可完成不同直流分量下交流电流高精度测量。无锡纳吉伏研制的新型交直流电流传感器单独测量 0~600 A  交流分量、测量 0~300A 直流分量时，电流测量误差均小于 0.05 级电流互感器误差限值；在交直流同时 作用的情况下，交流分量对直流计量性能无明显影响， 直流分量对交流计量性能也无明 显影响， 交流和直流测量精度均未发生变化。上海漏电保护电流传感器设计标准梯次利用下游应用场景包括低速电动车及储能，应用场景多，且技术要求相对更低，发展速度更快。

霍尔(Hall)电流传感器可以检测很大的电流，精度可以达到0.5%~2%。但是霍尔元件是霍尔传感器的主要部分，一般霍尔元件的温度特性差，同时霍尔元件容易受到外界磁场的干扰，造成测量误差。所以霍尔传感器不适用于温度高，电磁环境复杂的条件下，它的使用范围受到了很大的限制。Rogowski线圈（罗氏线圈），具有测量电流范围大、精度高、无磁性饱和现象、体积小、高频化、易于实现数字化等诸多优点，应用场景很多。罗氏线圈一开始用于磁场测量，近年来多应用于高电压系统及大脉冲电流中的检测。光电组合式罗氏线圈电子式电流互感器的提出在传统型罗氏线圈的性能基础上得到了很大的提高。电流互感器（currenttransformer，CT）依据电磁感应原理测量电流，它非常多的应用于电力系统的电流检测中，并且也是电力系统中继电保护系统的重要组成部分。但是电磁感应原理只能用于交流电流的测量，同时由于存在磁芯，所以在设计中需要考虑磁性的饱和问题，磁芯的存在还导致了互感器的体积较大，造价昂贵。

实际自激振荡磁通门传感器基于 RL自激振荡电路完成对被测电流信号的磁调制过 程，其中使用比较器电路正反馈模式配合非线性电感完成自激振荡过程。分析一次侧电流 IP 为 0 的初始情况下，自激振荡磁通门电路起振过程中铁芯工 作点及激磁电流变化情况。正常工作时方波激磁电压 Vex 波形及通过非线性电感 L 的激 磁电流 iex 波形如图 2－3 所示， RL 多谐振荡电路开环增益为 Av ，输出方波电压正向峰 值为 VOH ，反向峰值为 VOL 。假设正向激磁电流阈值 I+th ，反向激磁电流阈值 I-th ，且满 足 I+th=-I-th=Ith 。正向充电电流 I+m ，反向充电电流 I-m ，且满足 I+m=-I-m=Im。为了减小零点漂移，可以采取以下措施：选择具有低零点漂移的霍尔电流传感器。

已知交流工频为f=50Hz，假设自激振荡磁通门电路激磁电压频率fex>>f，且为50Hz的整数倍，即满足fex=kf(k为整数)。设一次电流中交流分量为iac，直流分量为Id。此时可以将一次电流iP表示为为：iP(t)=iac(t)+Id（2－35）由于激磁电压频率远大于一次交流频率，因此可以将一次交流在每个极短的激磁电压周期内，看作缓慢变化的直流信号。假设按照自激振荡磁通门电路频率fex将一次电流ip进行分段，共分为k段，并取每段取间的电流左端点值作为该段区间电流值，则在分段区间内可将一次电流ip表示为：iP(t)=iac(t1k)+Id,t1k<t<t2k其中每段区间时间间隔Δt为自激振荡磁通门电路周期，即满足：Δt=1/fex=t2k一t1k=t3k一t2k=...,keN*（2－36）（2－37）此时在t1k～t2k期间，可以将一次电流看作近似直流分量，其大小为t1k时刻交流瞬时值大小iac(t1k)与直流分量Id之和。按照前述对自激振荡磁通门直流分量测量原理推导可得，此时在t1k～t2k时刻，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。温州开环电流传感器生产厂家

当无被测电流时，激励磁场周期性作用于磁芯上，磁芯的状态将周期性地双稳态势能函数的这两个稳态点之间。北京粒子加速器电流传感器设计标准

输入端各个绕组与输出端 绕组之间会相互影响，其中在输出端产生的感应纹波电流将会直接影响终测量结果， 这是单铁芯式结构自激振荡磁通门传感器闭环交直流电流测量的误差来源之一。因此本 文设计的交直流传感器为了抑制上述电磁感应产生的噪声， 在原有自激振荡磁通门传感 器基础上增加环形铁芯 C2 ，激磁绕组 W2 及反相放大器 U2 构成双铁芯式自激振荡磁通 门传感器结构用于解决电磁感应噪声问题。通过对各个铁芯磁势平衡方程的分析， 本文的新结构双铁芯式自激振荡磁通门传感 器作为零磁通交直流检测器在新型交直流电流传感器中性能优于原单铁芯结构自激振 荡磁通门传感器。北京粒子加速器电流传感器设计标准