基于单磁环三绕组的磁调制电流传感器

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.006

电器与能效管理技术 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (4): 45-52.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.04.006

基于单磁环三绕组的磁调制电流传感器

郭镇镇¹, 陈威¹^,²^,³, 陈冲¹, 周安跃³, 林振权¹

1.温州大学浙江省低压电器工程技术研究中心, 浙江温州 325027
2.浙江大学机械工程学院, 浙江杭州 310058
3.环宇集团, 浙江温州 325603

收稿日期:2024-01-05 出版日期:2024-04-30 发布日期:2024-06-25
作者简介:郭镇镇(1998—),男,硕士研究生,研究方向为磁调制式电流传感器。|陈威(1989—),男,副研究员,博士,研究方向为智能传感、永磁电机。|陈冲(1971—),男,工程师,研究方向为智能仪器。
基金资助:
温州市科技项目(G20210020);温州市科技项目(ZG2021026);温州市科技项目(ZG2022002)

Magnetic Modulation Current Sensor Based on Single Magnetic Ring and Three Windings

GUO Zhenzhen¹, CHEN Wei¹^,²^,³, CHEN Chong¹, ZHOU Anyue³, LIN Zhenquan¹

1. Engineering Research Center of Low Voltage Apparatus Technology of Zhejiang Province, Wenzhou University, Wenzhou 325027, China
2. School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
3. Huanyu Group, Wenzhou 325603, China

Received:2024-01-05 Online:2024-04-30 Published:2024-06-25

摘要/Abstract

摘要：

现有高精度闭环磁调制式电流传感器多采用双磁环乃至三磁环结构,通常具有体积较大、调制解调电路复杂、磁环特性不一致等缺点。基于此,提出一种基于单磁环三绕组结构的闭环磁调制电流传感器。在励磁电流平均值法的基础上,进一步研究简化的解调电路;增加一个感应绕组以及相应的运算电路,消除变压器效应产生的信号噪声;利用遗传算法优化传感器部分参数的取值,提升传感器性能。所提出的设计结构简单、体积小、量程大、精度高,能够满足直流大电流的测量需求。

关键词: 单磁环三绕组, 磁调制式电流传感器, 励磁电流平均值, 遗传算法

Abstract:

The existing high-precision closed-loop magnetic modulation current sensors mostly use double or even triple magnetic ring structures, which usually have disadvantages such as large volume, complex modulation and demodulation circuits, and inconsistent magnetic ring characteristics. A closed-loop magnetic modulation current sensor based on a single magnetic ring and three winding structure is proposed. Based on the average excitation current method, the further research is conducted to simplify the understanding of the modulation circuit. By adding an induction winding and corresponding computing circuit, the signal noise caused by transformer effect is eliminated. And using genetic algorithm to optimize the values of some sensor parameters, the sensor performance is improved. The proposed design has a simple structure, small size, large range, high accuracy, and meets the measurement needs of large DC currents.

Key words: single magnetic ring and three winding, magnetic modulation current sensor, average excitation current, genetic algorithm

中图分类号:

TM933

郭镇镇, 陈威, 陈冲, 周安跃, 林振权. 基于单磁环三绕组的磁调制电流传感器[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(4): 45-52.

GUO Zhenzhen, CHEN Wei, CHEN Chong, ZHOU Anyue, LIN Zhenquan. Magnetic Modulation Current Sensor Based on Single Magnetic Ring and Three Windings[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2024, 0(4): 45-52.

图/表 20

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参考文献 19

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磁环参数	数值
剩余磁感应强度B_r/mT	157
矫顽力H_c/(A·m^-1)	1.336
有效磁路长度l_e/mm	78.75
有效截面积A_e/mm²	45.86

系统参数	数值	系统参数	数值
励磁绕组N_ex/匝	225	门限电阻R₂/Ω	11 000
反馈绕组N_s/匝	200	噪声采样电阻R₃/Ω	0.4
感应绕组N_i/匝	200	反馈电阻R₄/Ω	0.4
励磁电流采样电阻R_s/Ω	0.2	反馈电压采样电阻R_m/MΩ	1
门限电阻R₁/Ω	1 500	LPF截止频率/Hz	10

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