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當一次電流 IP>0，即為正向直流偏置，其在鐵芯 C1 中產生恒定的增磁直流磁通， 鐵芯 C1 磁化曲線將向左發生平移， 使鐵芯 C1 進入正向飽和區的閾值電流變小。 且正向 飽和閾值電流滿足 I+th1=I+th-βIp，其中 β=NP/N1 為一次繞組 WP 匝數 NP 與激磁繞組 W1 匝 數 N1 之間的比值。此時新的振蕩過程將不同于原 IP=0 時自激振蕩過程， 由于正向飽和 閾值電流 I+th1 小于原正向激磁閾值電流 I+th ，導致正半周波自激振蕩過程將不會在原 t1 時刻進入飽和區， 而是略有提前， 即鐵芯 C1 工作點將提前進入正向飽和區 B；同時由于 正向直流磁通作用，...

t5時刻起鐵芯C1工作點進入負向飽和區C,此時激磁感抗ZL迅速變小，因此t5～t6期間，激磁電流iex迅速反向增大，當激磁電流iex達到反向充電電流-I-m=ρVOH/RS時，電路環路增益|ρAv|>>1滿足振蕩電路起振條件，方波激磁電壓發生反轉，輸出電壓由反向峰值電壓VOL變為正向峰值電壓VOH。即t6時刻，VO=VOH。t6時刻起鐵芯C1工作點由負向飽和區C開始向線性區A移動，在t6～t7期間，鐵芯C1仍工作于負向飽和區C，激磁感抗ZL變小，而輸出方波電壓變為正向此時加在非線性電感L上反向端電壓V-=-ρVOH，產生的充電電流為正向，與激磁電流iex方向相反，12因此非線性電感L開始正向充...

傳統的自激振蕩磁通門電路測量直流是通過測量采樣電阻上的電壓信號進行信號 采集， 其中有用信號為采樣電阻上電壓信號的平均值， 實際電路在測量直流時通過低通 濾波器 LPF 即可完成平均值電壓信號解調。然而當測量交直流信號時， 由于一次側電流 中有交流信號， 其在激磁繞組上產生的感應電流信號勢必會影響鐵芯激磁過程， 此時鐵 芯的激磁過程變得更為復雜， 非線性特征更為明顯， 使激磁電流中產生大量高頻的無用 諧波， 而低通濾波器 LPF 雖然結構簡單， 成本低，但是其濾波效果有限， 導致高頻諧波 濾波后仍有殘留， 其伴隨有用信號進入誤差控制模塊，將影響終測量結果的準確性。 因此，本文設計的新型交直流電...

自激振蕩磁通門傳感器其穩定性與采樣電阻 RS 穩定性密切相關。 影響采樣電阻 RS 穩定性的主要因素為阻值精度及溫度系數。因此需要選擇溫度系數較 小， 阻值精度高的采樣電阻。在滿足同樣額定功率情形下， 由于采樣電阻越大， 功耗越 大， 因此選擇阻值較小的采樣電阻有利于解決溫升導致的穩定性變差問題， 但傳感器整 體功耗會有所增加，因此需要選擇合適的采樣電阻阻值。自激振蕩磁通門傳感器靈敏度 SD 主要取決于一次繞組匝數 Np 及激磁繞組匝數 N1 之比及采樣電阻 RS 阻值大小。選擇較大阻值的采樣電阻可以提高 自激振蕩磁通門傳感器靈敏度 SD ，但為了提高自激振蕩磁通門傳感器的線性度及穩定 性，...

根據自激振蕩磁通門傳感器線性度設計原則設計飽和閾值電流 Ith，激磁電流峰值 Im 以滿足 Im>>Ith 。其中零磁通交直流檢測器由比較放大器 U1 供電，因此需要考慮比較放 大器 U1 的帶載能力及 U1 的各項性能參數對自激振蕩磁通門傳感器測量精度的影響。選 擇高精密運算放大器 OP27G，為雙電源供電，供電電壓大為±15 V，帶 100 歐負載 下，輸出電流可達 40 mA，屬于大電流輸出型運算放大器。同時 OP27G 運算放大器具 有頻帶寬，噪聲小的特點，其輸入失調電流小于 35 nA，單位增益帶寬積為 8 MHz，當 測量低于 10 Hz 的低頻信號，其電路噪聲峰值小于 80 n...

時間差型磁通門(Residence Time Difference Fluxgate RTD)原理的獲得來源于實驗：磁通門調峰法。調峰法實驗的具體過程如下：被測磁場通過磁通門軸向分量，這時磁通門信號的輸出便會發生一定的偏移。記錄下磁通門輸出信號在這一時刻的偏移位置，然后再將被測磁場移除。將通電線圈放置在與被測磁場相同的磁通門軸向方向上，從零增大通電線圈電流幅值直到使磁通門信號的輸出重新移動到剛才記錄的位置。通過通電電流的大小以及磁芯上線圈匝數，被測磁場的大小便可以計算出來。但是由于當時的頻率計值等數字化器件的發展程度不高，因此磁通門調峰法實驗只是作為一個實驗現象來研究而未做更深入的探討。激勵磁...

上世紀初，羅格夫斯基提出了一種可以用空心線圈測量磁場強度的方法，并且發表了論文：TheMeasurementofMagnetMotiveForce，這種線圈被命名為羅氏線圈。在后來的研究中，Cooper的人證明了可以用羅氏線圈來測量脈沖電流，為后來的應用奠定了基礎。初期因為羅氏線圈對電流測量的精度問題，人們對羅氏線圈并不重視，直到上世紀60年代科學家改進了羅氏線圈的結構，從而提高了對電流測量精度，羅氏線圈重新得到了重視。到上世紀80年代，羅氏線圈的研究越發成熟，基本上實現了系列化和產業化，它的應用也得到了進一步的推廣。羅氏線圈具有其獨特的結構，所以不需要考慮鐵芯所引起的問題，相比于傳統電磁式電...

已知交流工頻為f=50Hz，假設自激振蕩磁通門電路激磁電壓頻率fex>>f，且為50Hz的整數倍，即滿足fex=kf(k為整數)。設一次電流中交流分量為iac，直流分量為Id。此時可以將一次電流iP表示為為：iP(t)=iac(t)+Id（2－35）由于激磁電壓頻率遠大于一次交流頻率，因此可以將一次交流在每個極短的激磁電壓周期內，看作緩慢變化的直流信號。假設按照自激振蕩磁通門電路頻率fex將一次電流ip進行分段，共分為k段，并取每段取間的電流左端點值作為該段區間電流值，則在分段區間內可將一次電流ip表示為：iP(t)=iac(t1k)+Id,t1k

電流傳感器是一種設備，它能夠將電流信號轉換為另一個可分析信號，這種設備在電力系統和電子設備中對電流的準確測量非常有用。市場上有許多不同類型的電流傳感器，以滿足不同測量技術和初級電流的不同波形、脈沖類型、隔離和電流強度等因素的需求。 一種常見的電流傳感器是分流器。分流器本質上是一個具有已知電阻值的電阻器。當電流通過分流器時，會產生一個與該電流成正比的電壓信號。這個原理是基于歐姆定律（V=R×I）。通過這種方式，我們可以準確地測量交流和直流電流。 另一種常用的電流傳感器是霍爾效應電流傳感器。這種傳感器利用磁場來測量電流。為霍爾探頭提供電源會在垂直于表面的方向上施加磁場，并產生與磁場強度成比例的...

VRS1 為采樣電阻 RS1 上電壓信號，V’RS2 為采樣電阻 RS2 上電壓信號 經高通濾波器 HPF 處理后的電壓信號，當 HPF 時間常數設置合理， 可有效濾除采樣電 阻 RS2 上電壓信號中無用低頻分量，因此在 V’RS2 保留反向的無用高頻分量 VH2 。若參 數設置合理，而高頻無用交流分量 VH1 和無用高頻分量 VH2 恰好幅值大小相同，則理論 上通過高通濾波器 HPF 即完成了無用高頻分量的濾除，從而獲得更為純凈的有用低頻 信號。然而實際電路無法保證環形鐵芯 C1 與 C2 及其附加電路一致性，因此無法完成無 用高頻分量完全消除。設計中，新型交直流電流傳感器增加低通濾波器 ...

標準磁通門電流傳感器實際與閉環霍爾電流傳感器結構相似，由相同帶縫隙的磁 路和用來得到零磁通的次級線圈構成。霍爾電流傳感器與磁通門電流傳感器主要的區別在于氣隙磁場檢測方式的不同：前者是通過一個霍爾元件獲得電壓信息進而得到被測電流；后者則是通過一個所謂的飽和電感來測量電流的。飽和電感的電感數值依賴于磁芯的磁導率，磁通密度高的時候磁芯飽和，電感值較低。低磁通密度時，電感值則較高。外部磁場的變化影響磁芯的飽和水平，進而改變磁芯導磁系數，然后影響電感值。因此，當存在外界磁場時將會改變場測量的電感值。如果飽和電感設計充分，這種改變非常明顯。自激振蕩磁通門基本數學模型是平均電流模型。常州工控級電流傳感器出廠...

（b）根據式（2－33）選取低磁飽和強度BS，降低鐵芯C1截面面積或增大激磁繞組匝數N1，可有效降低鐵芯C1激磁飽和電流閾值Ith，以便于滿足假設1、3中Ith<

傳統的電流互感器或交流比較儀，當一次電流為交直流混合電流時，一次電流中的 直流分量并不適用于電磁感應原理， 因此全部的直流分量用于鐵芯勵磁，致使鐵芯進入 飽和區， 此時電流互感器二次側電流出現畸變， 導致一二次安匝失去平衡，交流誤差顯 著增大。非線性鐵芯材料在直流分量下均會產生磁飽和問題，為了實現交直流電流 測量， 需對一次電流中直流分量在鐵芯中產生的直流磁勢進行補償， 平衡鐵芯中直流磁 勢使鐵芯磁飽和問題得到解決， 此時交流比較儀部分可實現交流精密測量[38] 。因此，實 現交直流電流精密測量的關鍵就是構建一二次交直流磁勢平衡，通過磁勢閉環實現主鐵 芯零磁通工作狀態。而傳統自激...

直流分量直接影響電網中電力設備如電流互感器、變壓器等正常運行，國內外集中研究了直流分量產生的原因及其對電流互感器計量性能的影響，直流分量下交流測量新方法等。國外對于電網中直流分量對電力設備影響相關的研究較早，早期是美國教授J.G.Kappman等重點研究了中性點直接接地系統中地磁感應電流。研究發現在地磁暴感應準直流影響下，電磁式電流互感器二次側電流畸變，誤差明顯增大；當變比較大或負荷電流較小時，互感器受直流分量影響較小。這種滯后現象會導致鐵磁性材料中的磁場難以迅速變化，從而對外部磁場的干擾產生抵抗力。寧波動力電池測試電流傳感器精確的電流檢測是保證電源性能及其安全可靠運行的必要條件。目前多種電流...

誤差控制電路由PI環節構成，其直流開環增益越大越好，同時要求所選擇運算放大器失調電壓小，單位增益帶寬大，選用OP27G高精密運放。誤差控制電路輸出直接連接PA功率放大電路，以驅動其輸出反饋電流IF。常見的功率放大電路包括集成功率放大電路以及三極管等功率器件搭建的A類，B類，AB類，D類，H類功率放大電路[9,50]。在基于磁通門原理的直流電流測量的類似方案中，為了通過降低功率放大電路的功耗以改善整個系統的運行功耗，D類功率放大電路，H類功率放大電路常有出現，但該類功率放大電路輸出紋波較大，因此對反饋電流中交直流測量帶來誤差。為了減小功率放大電路環節的輸出紋波，本文選擇了傳統AB類功率放大電路，...

導致正半周波自激振蕩過程將不會在原時刻進入飽和區， 而是略有延后，即鐵芯 C1 工作點將滯后進入正向飽和區 B；而在正向飽和區 B 及負向 飽和區 C 中，激磁電流峰值仍然滿足 I+m=-I-m=Im=ρVOH/RS，且非線性電感時間常數未發 生變化， 因此鐵芯 C1 飽和區自激振蕩階段， 激磁電流由 I+th1 正向增大至 I+m 的時間間隔 減小， 而激磁電流由 I-th1 負向增大至 I-m 的時間間隔增大。 由上述分析可知， 測量負向直 流時鐵芯工作點的特征為：鐵芯 C1 工作在正向飽和區 B 的時間小于于鐵芯 C1 工作在負 向飽和區 C 的時間，使激磁電流 iex 波形上出現了正...

輸入端各個繞組與輸出端 繞組之間會相互影響，其中在輸出端產生的感應紋波電流將會直接影響終測量結果， 這是單鐵芯式結構自激振蕩磁通門傳感器閉環交直流電流測量的誤差來源之一。因此本 文設計的交直流傳感器為了抑制上述電磁感應產生的噪聲， 在原有自激振蕩磁通門傳感 器基礎上增加環形鐵芯 C2 ，激磁繞組 W2 及反相放大器 U2 構成雙鐵芯式自激振蕩磁通 門傳感器結構用于解決電磁感應噪聲問題。通過對各個鐵芯磁勢平衡方程的分析， 本文的新結構雙鐵芯式自激振蕩磁通門傳感 器作為零磁通交直流檢測器在新型交直流電流傳感器中性能優于原單鐵芯結構自激振 蕩磁通門傳感器。這種滯后現象會導致鐵磁性材料中的磁場難以迅速...

無錫納吉伏公司基于自激振蕩磁通門技術并結合傳統電流比較儀結構設計了新型交直流電流傳感器，介紹了其系統組成及工作原理。通過分析新型交直流傳感器的誤差來源，對傳統自激振蕩磁通門傳感器進行改進，提出了本文方案中基于雙鐵芯結構自激振蕩磁通門傳感器的交直流檢測器，同時也對解調電路進行了相關優化改進。并結合自動控制理論建立了新型交直流電流傳感器的交直流穩態誤差模型，明確了影響新型交直流傳感器穩態測量誤差的各項因素，為設計新型交直流傳感器提供理論依據及參考方向。依據上述理論研究，設計了高線性度與靈敏度的交直流電流檢測器，依據誤差抑制方法及優化設計原則對其信號處理電路、電流反饋電路、終端測量電阻和電磁屏蔽進行...

零磁通交直流檢測器的信號處理電路主要包括低通濾波器LPF及高通濾波器HPF以及環形鐵芯C2及反相放大器U2及采樣電阻RS2的相關設計。保證環形鐵芯C1與環形鐵芯C2的對稱性以及激磁電流iex1與激磁電流iex2的對稱性是系統達到零磁通閉環測量的重要條件，因此環形鐵芯C2與環形鐵芯C1磁性參數及幾何參數完全相同，其上繞制激磁繞組W2匝數N2=N1。采樣電阻RS2選取與采樣電阻RS1同阻值、同型號電阻。反相放大器U2選擇與比較放大器U1相同型號規格的運算放大器，但在電路上構成單位比例反相放大器，其輸出端串接激磁繞組W2及采樣電阻RS2。低通濾波器LPF及高通濾波器HPF的實現方法很多。常見的濾波器...

零磁通交直流檢測器的信號處理電路主要包括低通濾波器LPF及高通濾波器HPF以及環形鐵芯C2及反相放大器U2及采樣電阻RS2的相關設計。保證環形鐵芯C1與環形鐵芯C2的對稱性以及激磁電流iex1與激磁電流iex2的對稱性是系統達到零磁通閉環測量的重要條件，因此環形鐵芯C2與環形鐵芯C1磁性參數及幾何參數完全相同，其上繞制激磁繞組W2匝數N2=N1。采樣電阻RS2選取與采樣電阻RS1同阻值、同型號電阻。反相放大器U2選擇與比較放大器U1相同型號規格的運算放大器，但在電路上構成單位比例反相放大器，其輸出端串接激磁繞組W2及采樣電阻RS2。低通濾波器LPF及高通濾波器HPF的實現方法很多。常見的濾波器...

當測量交直流電流時，環形鐵芯C1處于正向激磁狀態，在采樣電阻RS1上將產生正比于一次交直流電流的有用低頻信號VL1，包括直流分量信號Vdc及工頻交流信號Vfac，同時也會產生高頻無用交流分量VH1。由于環形鐵芯C2激磁狀態與鐵芯C1完全相反，因此在采樣電阻RS2上可以檢測到反向的低頻信號VL2及反向的無用交流分量VH2。對于環形鐵芯C2而言，其與環形鐵芯C1反相端支路對稱，而缺少正向端電路部分，因此環形鐵芯C2在振蕩過程中激磁電流的平均電流與一次側交直流電流線性關系較差，低頻信號VL2為無用低頻信號。根據上述分析，可以得到合成信號VR12表達式如下：VR12=VR+VR=VL1+(VH1+VH...

t5時刻起鐵芯C1工作點進入負向飽和區C,此時激磁感抗ZL迅速變小，因此t5～t6期間，激磁電流iex迅速反向增大，當激磁電流iex達到反向充電電流-I-m=ρVOH/RS時，電路環路增益|ρAv|>>1滿足振蕩電路起振條件，方波激磁電壓發生反轉，輸出電壓由反向峰值電壓VOL變為正向峰值電壓VOH。即t6時刻，VO=VOH。t6時刻起鐵芯C1工作點由負向飽和區C開始向線性區A移動，在t6～t7期間，鐵芯C1仍工作于負向飽和區C，激磁感抗ZL變小，而輸出方波電壓變為正向此時加在非線性電感L上反向端電壓V-=-ρVOH，產生的充電電流為正向，與激磁電流iex方向相反，12因此非線性電感L開始正向充...

PCS是儲能系統中電池與電網之間的橋梁，通過監控與調度系統的調配，實施有效和安全的儲能和放電管理。在儲能模式下，PCS將電網的交流電轉變為直流電給電池組充電，而在并網發電模式下，PCS將電池的直流電轉變為交流電進行并網發電。因此，PCS需要具備以下特性： 可以雙向工作，既可工作在逆變模式，也可工作在整流模式； 正常工作時，電流波形呈現正弦波形，盡可能地不向電網注入直流分量以及低頻諧波； 有功功率和無功功率可以大范圍地調節。通過測量電流，可以了解電路中的能量消耗、電阻、電容和電感等參數。溫州車規級電流傳感器廠家現貨設計的交直流電流檢測器，激磁繞組W1匝數N1為175匝，穩壓后激磁方波電壓為±5...

設計的交直流電流檢測器，激磁繞組W1匝數N1為175匝，穩壓后激磁方波電壓為±5V，根據式（4－3）及表4－2中鐵芯參數可計算交直流電流檢測器激磁頻率為129Hz，滿足檢測帶寬要求。采樣電阻RS1的穩定性及精度直接影響零磁通交直流檢測器測量結果的準確度，而且采樣電阻阻值也直接影響零磁通交直流檢測器的線性度。當RS1取值較大時，零磁通交直流檢測器的靈敏度增大，而激磁電流峰值Im必然會減小，鐵芯進入飽和狀態的程度減弱，終將降低零磁通交直流檢測器的線性度。而RS1取值較小時，激磁電流峰值Im必然會增大，則對選用的比較放大器U1其帶載能力提出更高要求，且此時激磁電流增大，則基于電磁感應原理激磁繞組對反...

已知交流工頻為f=50Hz，假設自激振蕩磁通門電路激磁電壓頻率fex>>f，且為50Hz的整數倍，即滿足fex=kf(k為整數)。設一次電流中交流分量為iac，直流分量為Id。此時可以將一次電流iP表示為為：iP(t)=iac(t)+Id（2－35）由于激磁電壓頻率遠大于一次交流頻率，因此可以將一次交流在每個極短的激磁電壓周期內，看作緩慢變化的直流信號。假設按照自激振蕩磁通門電路頻率fex將一次電流ip進行分段，共分為k段，并取每段取間的電流左端點值作為該段區間電流值，則在分段區間內可將一次電流ip表示為：iP(t)=iac(t1k)+Id,t1k

傳統的電流互感器或交流比較儀，當一次電流為交直流混合電流時，一次電流中的 直流分量并不適用于電磁感應原理， 因此全部的直流分量用于鐵芯勵磁，致使鐵芯進入 飽和區， 此時電流互感器二次側電流出現畸變， 導致一二次安匝失去平衡，交流誤差顯 著增大。非線性鐵芯材料在直流分量下均會產生磁飽和問題，為了實現交直流電流 測量， 需對一次電流中直流分量在鐵芯中產生的直流磁勢進行補償， 平衡鐵芯中直流磁 勢使鐵芯磁飽和問題得到解決， 此時交流比較儀部分可實現交流精密測量[38] 。因此，實 現交直流電流精密測量的關鍵就是構建一二次交直流磁勢平衡，通過磁勢閉環實現主鐵 芯零磁通工作狀態。而傳統自激...

G1為基于雙鐵芯結構的交直流零磁通檢測器的傳遞函數，G2為PI比例積分放大電路的傳遞函數，G3為PA功率放大電路的傳遞函數，G4為電流反饋模塊的傳遞函數，G5為感應紋波噪聲傳遞函數，NF為負反饋環節傳遞函數。根據圖3－3，由自動控制系統相關理論，可得反饋繞組中反饋電流IF與一次繞組中一次電流IP之間的傳遞函數為：IS(s)IP(s)NPG1G2G3G4+NPG4G51+NFG1G2G3G4（3－12）交直流零磁通檢測器輸入信號為一次繞組WP與反饋繞組WF在鐵芯C1及C2中的磁勢之差，終輸出信號為合成電壓信號VR12。根據上述關系，可推導交直流直流零磁通檢測器的傳遞函數G1為：G1=SD==-（...

國外關于直流分量對電力變壓器影響研究頗多，直流分量的存在對于電力變壓器鐵芯的影響與電磁式電流互感器影響關注點略有不同，直流分量會導致電力變壓器鐵芯及其附近產生溫升，同時在設備殼體監測到振動現象，均嚴重危害其正常運行。1989年，更是由于地磁感應直流導致電網變壓器工作失衡，在加拿大魁北克地區造成電力系統失穩，隨后出現電網崩潰。在直流分量對鐵芯磁化程度對于電流互感器計量性能影響方面，捷克理工大學的 Karel Draxler 等人利用交直流電源作為信號源，通過羅氏線圈作為標準互感器輸出標準信號，被測電磁式互感器輸出作為被檢信號，使用可變負載的電力電子模塊作為被測互感器的負載，探究了直流分量大小以及...

t3時刻起鐵芯C1工作點回移至線性區A，非線性電感L仍繼續放電，此時激磁感抗ZL較大，激磁電流緩慢由I+th繼續降低，直至在t4時刻降為0。0～t4期間，構成了激磁電流iex的正半周波TP。t4時刻起鐵芯C1工作點開始由線性區A先負向飽和區B移動，在t4～t5期間，鐵芯C1仍工作于線性區A，此時輸出方波激磁電壓仍為VO=VOL，因此電路開始對非線性電感L反向充電，此時激磁感抗ZL未變，激磁電流iex開始由0反向緩慢增大，一直增長至反向激磁電流閾值I-th。通過持續振蕩的激勵磁場，磁通門傳感器有效地降低了被測導體中的磁滯效應。重慶芯片式電流傳感器供應商充電至t1時刻后，由于鐵芯C1飽和，激磁感抗...

當閉環零磁通交直流電流測量系統正常運行時， 環形鐵芯 C1 由比較放大器 U1 進行方波激磁，而環形鐵芯 C2 通過反相放大器 U2 進行方波激磁。反 相放大器 U2 為反相單比例放大器，因此環形鐵芯 C1 與環形鐵芯 C2 激磁電流幅值相同 而相位完全相反， 因此環形鐵芯 C1 與環形鐵芯 C2 工作在完全相反的激磁狀態。 同時當 一次繞組中電流與反饋繞組電流磁勢不平衡時，將在電流檢測模塊的采樣電阻 RS1 上檢 測出與一二次磁勢之差成正比的交直流采樣電壓信號 VRS1 ，VRS1 中直流分量大小與一二 次直流磁勢之差成正比， VRS1 中交流分量大小與一二次交流磁勢之差成正比， 而方向與 ...