基于磁傳感器陣列的新型大電流傳感器關鍵技術研究.pdf

1、ITER國際熱核聚變堆是人類旨在解決未來能源危機的重大國際合作項目，極向場變流器系統(tǒng)是該聚變堆的重要組成部分，也是迄今為止世界上功率最大的變流器系統(tǒng)，其額定裝機容量4600 MVA，每組電源額定輸出55 kA，在大電流測量方面提出了迫切的需求。
　　本論文研制了基于磁傳感器陣列的新型電流傳感器，滿足ITER裝置高穩(wěn)定度、高精度和快速響應的電流測量要求。論文主要的研究工作和創(chuàng)新如下:
　　建立基于電流微元法的電流磁場模型，分析

2、了極向場載流母排周圍的磁場及梯度分布。利用該分析結果，比較了磁傳感器陣列采用圓形排布和矩形排布結構的優(yōu)劣。在平行雙直導線模型下，提出了用于圓形磁傳感器陣列的的串擾場抑制方法。
　　提出了適用于磁傳感器陣列電路和結構設計的技術方案，詳細分析了磁傳感器陣列在工程實現(xiàn)上遇到的關鍵技術難題，論述了陣列上多傳感器進行靈敏度歸一化的方法，并重點討論了磁傳感器選擇，緩沖電路、溫度補償電路和接地的設計，保證了工程應用中磁傳感器陣列測量的準確性和運

3、行的可靠性。
　　針對圓形排布磁傳感器陣列不再適用于大尺寸截面載流母排電流測量的問題，首次提出了使用矩形排布磁傳感器陣列的技術方案，采用了在積分環(huán)路磁場不連續(xù)點分段測量和使用高階辛普森數(shù)值積分算法處理數(shù)據(jù)等方法，極大地減小了由于矩形積分環(huán)路磁場梯度變化劇烈引入的計算誤差，提煉出矩形排布磁傳感器陣列快速設計的工程步驟。
　　針對磁傳感器陣列在核聚變領域等復雜工況下的電磁兼容要求，研究了變流器運行時其劇烈的du/dt通過電場耦合

4、傳播帶來的噪聲問題，論述了共模和差模噪聲傳導的通路，在無法使用濾波電路改善信號質量的前提下，提出了優(yōu)于常規(guī)傳感器信號傳輸方式的逆并聯(lián)結構，實驗證明測量信號中耦合的噪聲得到很好的抑制。
　　完成了產(chǎn)品研制及試驗。試驗數(shù)據(jù)表明其完全滿足大尺寸截面母排電流測量需求，具有高可靠性，達到了0.5級以上的準確度等級，有較好的串擾場抑制能力和電磁兼容性能，諸多性能超越傳統(tǒng)的大電流傳感器。該傳感器不僅滿足ITER變流系統(tǒng)電流檢測要求，也可以推廣到