大電流下無鐵芯霍爾電流傳感器的研究.pdf

1、在配電網(wǎng)電流的監(jiān)測中，尤其在配網(wǎng)故障時，對于有效接地的配電網(wǎng)系統(tǒng)會產(chǎn)生一個數(shù)值很大的瞬時非線性故障電流。而傳統(tǒng)的電磁式電流傳感器因鐵芯限制造成帶寬窄和易飽和問題，未能準(zhǔn)確反映故障電流，對含有直流和諧波的電流測量也存在較大局限。因此，本文提出一種無鐵芯的霍爾電流傳感器方案。無鐵芯霍爾電流傳感器不受鐵芯限制，不僅體積小，其霍爾元件的帶寬也較寬，還可同時測量直流和諧波分量，可滿足配電網(wǎng)電流的測量需求。而且，還可在不改變傳感器結(jié)構(gòu)的情形下，僅通

2、過編程或更換霍爾元件方式實現(xiàn)對不同量程、不同精度要求的電流測量需求。
　　無鐵芯霍爾電流傳感器在應(yīng)用中的主要局限在于：相對于帶鐵芯霍爾傳感器，無鐵芯結(jié)構(gòu)傳感器的信噪比較低。因而本文重點研究提高傳感器的信噪比問題并主要通過算法方式解決。具體包括把加權(quán)場解耦方法、擾動場解耦方法、安培環(huán)路定律和導(dǎo)線定位算法等引入傳感器設(shè)計中，詳細(xì)闡述了以上算法的原理、開展公式推導(dǎo)以及適用條件分析，并在 MATLAB下對方法進(jìn)行仿真，得出方法的精度、抗干

3、擾性、被測導(dǎo)線位置對測量誤差的影響關(guān)系，較全面評價了算法性能。尤其是論文提出的導(dǎo)線定位算法能夠在未知導(dǎo)線與霍爾元件相對位置下，通過測量的磁場推算電流，其精度較安培環(huán)路定律方法有大幅提高。
　　論文設(shè)計并實現(xiàn)了圓形和線形結(jié)構(gòu)無鐵芯霍爾電流傳感器，從理論角度給出PCB結(jié)構(gòu)尺寸計算方法、傳感器量程選擇與電流分辨率關(guān)系、霍爾元件的選型方法等，為適用于特定應(yīng)用場景傳感器設(shè)計提供參考。最后開發(fā)了無鐵芯霍爾電流傳感器模塊，并通過工頻電流和直流電