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直流叠加脉冲电流传感器的研究与设计

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随着时代的发展,社会对环境、能源和高效化的要求越来越高,电力电子设备和系统逐步的向着应用技术高频化、智能化、系统化及绿色化的方向发展。电流的精确检测是电力电子设备的基本要求,在不同的应用中,电流具有不同的波形、带宽和范围。在实际应用中,有一种电流波形为直流叠加脉冲电流的波形,这种波形的特点是既包含直流分量,也包含脉冲分量,并且可能具有很大的带宽。这就需要一种测量性能更高的电流传感器。针对以上问题,本文研究设计了一种新型的电流传感器,该传感器可以对直流电流、脉冲电流以及直流叠加脉冲电流等复杂电流波形进行准确的测量。本文对所设计的新型传感器进行理论分析与仿真研究,用设计的传感器样机进行了实验验证。具体工作如下: 1.提出了一种新型电流传感器,该传感器主要包括直流分量检测部分、脉冲分量检测部分和DSP信号处理电路。文中首先给出了所设计的电流传感器的整体结构,分析了各个结构的构成,根据电流形式的不同设计了不同检测方式,设计了信号处理电路。 2.对于高频脉冲电流分量的检测,采用带磁芯的罗氏线圈。对罗氏线圈的磁芯进行了研究和分析,并设计了传感器探头。分析研究了罗氏线圈的工作状态,并设计了复合型的积分电路来检测被测脉冲分量电流。分析设计了反馈绕组,解决磁通门和罗氏线圈集成带来的问题。最后设计了高通滤波电路,完善了后续的信号处理电路。 3.对于直流电流和低频脉冲电流分量的检测,采用磁通门测量技术。对闭环零磁通的测量原理进行了分析,设计分析了磁通门激励绕组的两种交叉缠绕结构。设计了磁通门传感器探头和外电路(包括激励源电路和反馈控制电路),同时设计了低通滤波电路完善了信号处理电路。 4.本文对设计的传感器进行了整体的仿真和实验研究,分别对高频脉冲电流分量、直流电流和低频脉冲电流分量以及直流叠加脉冲电流进行了测量验证,实验结果和仿真结果相吻合,完成了实验样机的设计,同时验证了所设计的电流传感器的相对误差。

金双双

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电流传感器 DSP信号处理 仿真分析

硕士

电气工程

杨晓光

2017

河北工业大学

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TP