大電流下無(wú)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(cè)中，尤其在配網(wǎng)故障時(shí)，對(duì)于有效接地的配電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)值很大的瞬時(shí)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(wèn)題，未能準(zhǔn)確反映故障電流，對(duì)含有直流和諧波的電流測(cè)量也存在較大局限。因此，本文提出一種無(wú)鐵芯的霍爾電流傳感器方案。無(wú)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(shí)測(cè)量直流和諧波分量，可滿足配電網(wǎng)電流的測(cè)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(guò)編程或更換霍爾元件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)不同量程、不同精度要求的電流測(cè)量需求。
　　無(wú)鐵芯霍爾電流傳感器在應(yīng)用中的主要局限在于：相對(duì)于帶鐵芯霍爾傳感器，無(wú)鐵芯結(jié)構(gòu)傳感器的信噪比較低。因而本文重點(diǎn)研究提高傳感器的信噪比問(wèn)題并主要通過(guò)算法方式解決。具體包括把加權(quán)場(chǎng)解耦方法、擾動(dòng)場(chǎng)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(jì)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(duì)方法進(jìn)行仿真，得出方法的精度、抗干

3、擾性、被測(cè)導(dǎo)線位置對(duì)測(cè)量誤差的影響關(guān)系，較全面評(píng)價(jià)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(duì)位置下，通過(guò)測(cè)量的磁場(chǎng)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(jì)并實(shí)現(xiàn)了圓形和線形結(jié)構(gòu)無(wú)鐵芯霍爾電流傳感器，從理論角度給出PCB結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)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(chǎng)景傳感器設(shè)計(jì)提供參考。最后開發(fā)了無(wú)鐵芯霍爾電流傳感器模塊，并通過(guò)工頻電流和直流電