电流传感器技术方案差异分析随着电力电子技术应用的逐步发展,人们对电流传感器的性能提出了更高的要求,所以电流传感器迅速发展起来。为了满足电流传感器在不同领域中的技术需求,产业界开发出了各种类型电流传感器,如霍尔电流传感器、罗氏线圈、巨磁阻电流传感器、电流互感器、分流电阻以及磁通门电流传感器等。小编在7月份在无锡纳吉伏公司的网站上对这些不同电流传感器的技术路线差异进行了初步分析分析,下面详细介绍上述几种常见的电流传感器。
霍尔效应传感器是基于霍尔效应的磁场传感器。它是一种隔离的非侵入式设 备,可同时应用于直流和交流电流检测,通常高达数百千赫兹。由于其简单的结构,与微电子器件的兼容性,霍尔器件可以单片集成到完全集成的磁传感器中。霍尔传感器可以使用常规的CMOS技术制造。但是,它通常比电流互感器或Rogowski传感器昂贵。尽管霍尔传感器可以测量直流电流,但由于铁芯饱和,霍尔传感器通常具有有限的峰值电流,并且具有有限的带宽(<1MHz)。另外,它对外部磁场非常敏感,霍尔传感器的温度稳定性和时间稳定性非常不好。霍尔效应传感器主要在闭环模式下工作,以实现更高的精度和更宽的动态范围。 基于低频滤波的硬件解调方法,用以简化软件中数据处理复杂程度。重庆循环测试电流传感器价格大全
无锡纳吉伏研发的新型传感器包含电流探头、信号处理电路、反馈电路及模数转换电路。该新型电流传感器的电流探头结构为一个均匀缠绕次级线圈的环形磁芯,感应到的电流信号进入信号处理电路,再通过反馈电路实现复杂电流信号的测量,模数转换电路用于电流信号数据的进一步处理。无锡纳吉伏所研发的电流传感器磁芯采用超微晶材料,并基于双向饱和式磁通门原理, 因而具有很好的温度稳定性。为了拓宽其测量范围及频率,在不改变原测量电路与测量探头结构的基础上,采用时间比例型磁通门原理并结合电流互感器原理实现低频小电流和高频电流测量。合肥大量程电流传感器供应商助电子式补偿电路检测励磁磁势并输出相应比例补偿励磁电流,采用该方法电子补偿式交流比较仪整机功耗降低。
双向饱和式磁通门(Bidirectional Saturation Fluxgate)原理是利用记录激励电流使磁芯到达磁感应强度为零时的电流值作为传感器输出信号。由于磁芯的磁导率远远高于空气磁导率,穿过磁芯中心的初级线圈中流过的初级电流产生的磁场会聚集到磁芯中,因此会使磁芯达到饱和状态。次级线圈M匝围绕在环形磁芯上,由一个全桥逆变电路产生的次级电流Is产生的次级磁场强度Hs与初级磁场强度Hp共同决定。双向饱和磁通门是一种特殊的磁性器件,其中主要的结构采用坡莫合金或非晶材料制作,具有双向磁特性。这种磁通门具有两个线圈,当两个线圈分别加上正弦波形的电压时,将产生正弦波形的感应电压。然而,当电压过零点时,由于磁通门具有双向磁特性,因此其中一个线圈的磁性将会反转,从而使得该线圈的感应电压过零点对称轴发生偏移,产生一个非正弦波形电压。 双向饱和磁通门具有许多优点,如响应速度快、线性度好、抗干扰能力强、工作频率高等,因此在许多领域中得到了非常多的应用,例如电力系统的无功补偿、电力系统的谐波治理、电机控制、大功率电磁设备保护等。
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。传统电能计量领域对于电流的精密测量或电流传感器校验往往通过电流比较仪的方式实现,然而传统的带铁芯交流比较仪在直流分量下会出现磁饱和问题,励磁电流补偿模块无法完成直流励磁的补偿,因此传统的交流比较仪方法无法完成交直流同时测量。中国计量科学研究院的张钟华院士,提出了基于自激振荡磁通门原理结合磁积分器原理的交直流电流检测方法,其方案设计了三铁芯四绕组的零磁通闭环测量结构[。 其中利用磁积分器进行交流谐波信号的检测,利用双铁芯自激振荡磁通门传感器进行直流信号检测,并设计了感应纹波抑制电路,从而对自激振荡磁通门传感器进行了线性度精度的优化。磁通门电流传感器利用磁通门原理来测量电流,具有精度高、稳定性好、线性度好等优点。
磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下,其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的,当磁芯处于非饱和磁场中,其磁导率变化缓慢,而当磁芯达到饱和时,其磁导率变化明显,此时被测磁场被调制进感应电势中,可以通过测量磁通门传感器感应电势中能够反映被测磁场的量来度量磁场大小。这种物理现象对被测环境磁场来说好像是一道“门”,通过这道“门”,相应的磁通量即被调制,并产生感应电动势,利用这种现象来测量电流产生的磁场,从而间接达到测量电流的目的倒。无锡纳吉伏设计的采用双 磁芯绕组探头磁通门,当一二次电流线的安匝数不相等时,会在环形磁芯上产生磁场,该磁场会穿过嵌入在环形磁芯的绕组探头,该绕组会产生一感应电动势并输出到驱动IC驱动端,使IC输出端输出一个与其相关的电信号,再经放大电路处理,会在二次电流线产生电流。选用不同方式缠绕激励绕组和被测绕组,可形成三种不同方向的结构,即平行结构、正交结构和混合型结构。国产替代电流传感器价格
磁通门电流传感器也可以用于测量直流电流,例如在电池充电和放电过程中,可以监测电池的电流和电量状态。重庆循环测试电流传感器价格大全
3、巨磁阻电流传感器巨磁阻电流传感器是基于GMR(GiantMegnetoResistant)效应来进行电流测量的,即通过电阻随磁场变化来测量电流。GMR电流传感器具有小体积、高精度、高灵敏度、宽测量范围、低成本和高集成度以及能够测量交直流等优点,因此应用在许多领域中。然而,由于巨磁阻电流传感器受自身磁性材料特点的限制,对外界磁场以及温度的变化较为敏感,易受周围环境杂散磁场的影响,从而导致较大的输出误差,降低测量结果的准确度,不适合用于复杂环境下的电流的检测。重庆循环测试电流传感器价格大全