大電流霍爾電流傳感器設(shè)計(jì)

1.69萬字 41頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


目 錄
第一章 緒 論 1
1.1研究背景 1
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2
1.3研究意義 4
1.4主要工作 4
第二章 主流的電流測(cè)量方法及其性能對(duì)比 5
2.1傳統(tǒng)電流測(cè)量方法 6
2.1.1分流器 6
2.1.2電流互感器 6
2.1.3直流漏電流變送器 7
2.1.4 AMR電流傳感器 7
2.2新型電流測(cè)量方法 7
2.2.1光纖電流傳感器 7
2.2.2 Rogowski 線圈 8
2.3本章小結(jié) 10
第三章 基于TMR電流傳感器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 11
3.1系統(tǒng)功能與技術(shù)指標(biāo) 11
3.2系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 11
3.3傳感器的選擇 12
3.4線圈 14
3.4.1 磁芯的選擇 14
3.4.2 線圈設(shè)計(jì) 15
3.5電路設(shè)計(jì) 16
3.5.1信號(hào)放大電路設(shè)計(jì) 16
3.5.3 功率放大電路 18
3.5.4 電源電路 19
3.6動(dòng)態(tài)過程分析 19
3.6.1電流補(bǔ)償過程 19
3.6.2 動(dòng)態(tài)磁化過程 20
3.7本章小結(jié) 20
第四章 仿真與實(shí)驗(yàn) 22
4.1 系統(tǒng)仿真 22
4.2 直流電流的測(cè)量和驗(yàn)證 23
4.2.1測(cè)試儀器 23
4.2.2測(cè)試方法 23
4.2.3測(cè)試數(shù)據(jù) 23
4.3帶寬的測(cè)量和驗(yàn)證 24
4.3.1測(cè)試儀器 24
4.3.2測(cè)試方法 24
4.3.3測(cè)試數(shù)據(jù) 24
4.4交流平坦度的測(cè)量 26
4.4.1測(cè)試儀器 26
4.4.2測(cè)試方法 26
4.4.3測(cè)試數(shù)據(jù) 26
4.5 與廠家產(chǎn)品性能對(duì)比 27
4.6本章小結(jié) 30
第五章 總結(jié) 31
5.1 項(xiàng)目完成情況 31
5.2 不足和改進(jìn) 31
5.3展望 32
致謝 33
參考文獻(xiàn) 34
附錄A 36
附錄B 37


摘要 電流傳感器在電源、工業(yè)控制、汽車電子、航空航天方面都有著廣泛的應(yīng)用，而如何提高電流傳感器的精度和測(cè)量帶寬一直是電流傳感器研究中的核心問題。傳感器在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著采集信息的重要任務(wù)，因此傳感器采集數(shù)據(jù)的精確度和穩(wěn)定性往往是決定一個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。
為了解決霍爾電流傳感器電流動(dòng)態(tài)測(cè)試范圍小、線性度低及頻帶寬度不能滿足實(shí)際工程需求的問題，本次設(shè)計(jì)完成了20A閉環(huán)霍爾電流傳感器的設(shè)計(jì)。利用零磁通的原理，通過檢測(cè)二次線圈的反饋電流，計(jì)算可得一次線圈被測(cè)電流的大小，并針對(duì)傳統(tǒng)的霍爾傳感器受溫度影響大的特點(diǎn)，使用了近些年才出現(xiàn)的磁阻傳感器，有效地解決了溫漂問題。
該電流傳感器可測(cè)交直流電流，可測(cè)量頻率100kHz以上的電流，本項(xiàng)目主要分為電源信號(hào)放大模塊，功率放大模塊，PI調(diào)節(jié)器和供電模塊四個(gè)部分，對(duì)傳感器元件采集的信號(hào)進(jìn)行了處理，使其能測(cè)量交直流電流，最終輸出-5V~5V的電壓。通過測(cè)試表明，該電流傳感器線性度可達(dá)0.1%以下，帶寬可達(dá)120KHz，理論分析和實(shí)際測(cè)試均表明：閉環(huán)電流傳感器在高頻率、大電流測(cè)量領(lǐng)域有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：閉環(huán)電流傳感器 線性度 磁阻