磁传感器阵列测量瞬态电流的新算法

不借助如聚磁环等辅助装置,直接利用磁传感器组来测量载流导体周围的磁场,进而反算待测电流是电力系统大电流测量的一种新思路.为了快速计算电流,尤其是电力系统中常见的瞬态电流,同时确保测量的准确性,文中研究了测量频带内磁场分布的动态特性,在时域中建立了基波电流与磁场幅值对应关系的瞬态电流计算模型.以三相矩形母排系统为例,研究...     

磁传感器阵列测量瞬态电流的新算法

不借助如聚磁环等辅助装置,直接利用磁传感器组来测量载流导体周围的磁场,进而反算待测电流是电力系统大电流测量的一种新思路。为了快速计算电流,尤其是电力系统中常见的瞬态电流,同时确保测量的准确性,文中研究了测量频带内磁场分布的动态特性,在时域中建立了基波电流与磁场幅值对应关系的瞬态电流计算模型。以三相矩形母排系统为例,研究了该测量模型适用的磁传感器组放置区域,并分析了误差的来源。最后利用实验验证了该模型的有效性。     

磁传感器阵列测量电流时的干扰排除理论研究

用单个磁传感器测量母排周围的磁场可以得到母排中的电流，为了提高测量精度，在电流测量中引入了磁传感器阵列。提出一种基于离散傅立叶(DFT)分析的算法，用来区分测量电流产生的磁场和干扰电流产生的磁场。建立了适用于直流和交流、不同母排形状、任意数量平行母排的电流测量干扰排除数学模型。数值分析和初步试验结果验证了该模型的正确性。     

磁传感器阵列测量大电流的传感器拓扑问题研究

磁传感器阵列通常以非接触方式安放在多导体系统的周围空间用来测量电流。为研究磁传感器阵列拓扑而引起的理论误差,基于离散傅里叶变换（DFT）的电流测量算法,建立了以求解系数矩阵条件数最小值为目标函数的磁传感器阵列拓扑优化模型,并提出了若干优化约束条件。该数学模型可以同时适用于交流和直流的多母排平行导体系统测量大电流。最后,以三相电流测量系统磁传感器拓扑的优化问题为例给出了求解步骤,MATLAB仿真与实验结果验证了优化数学模型的有效性。     

磁传感器阵列测量大电流实验系统

电力系统中现有的大电流测量设备往往存在体积大、测量范围窄、绝缘困难等缺陷,故提出了使用磁传感器阵列测量交直流大电流的思路,该测量方法具有体积小、成本低、非接触测量、交直流通用、可数字化输出等优点。为了分析在实际系统中影响该方法测量精度的若干因素,利用基于离散傅里叶变换（DFT）的多相大电流测量算法,设计了大电流实验测量装置,并使用该装置进行了一系列不同母排形状的测量实验,并对各测量环节产生的误差来源进行了理论分析。实验结果验证了本测量方法的有效性。     

基于霍尔传感器阵列的电流测量系统

集磁环的存在导致开环式和闭环式霍尔效应传感器存在磁饱和现象。一种由多个霍尔元件构成圆形阵列方式的传感器阵列电流测量系统,通过测量一次导线产生的磁场计算得到被测电流数值克服了这一现象。首先建立霍尔传感器阵列数学模型,分析霍尔元件数量、载流体偏心引入的误差变化,然后设计加权增益调整电路、移相电路和基于电压反馈的功率放大电路,用于实现大功率信号输出,最后根据试验结果证明,所设计的电流测量系统整体准确度达到0.2级水平。该电流测量系统包含16个霍尔元件,检测电流变比为600 A/5 A,系统功耗仅0.4 W。     

基于TMR传感器阵列与数值积分的电流测量技术研究

为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器的系统结构和硬件电路;制作了测量装置样机,搭建了实验平台,并进行了性能测试。结果表明,文中提出的方案具有较高的测量精度和抗外磁场干扰能力,在无聚磁环的情况下,0～16 A电流测量范围内最大相对误差分别为直流0.31%和工频交流1.00%,在电流导线位置和传感器姿态发生变化时仍能保持较高精度。     

基于磁场传感器阵列的电流测量方法研究进展

在电力系统的电流测量领域,磁传感器阵列具有非接触性、体积小、线性度高、抗干扰能力强、温漂小、频带宽以及成本低等优势。该文对磁传感器阵列技术在电力系统电流测量领域的研究进行了综述,介绍了不同被测对象所对应的磁传感器阵列方案,总结归纳了圆形阵列、矩形阵列等常见的磁场传感器阵列方案的研究进展,分析了偏心、串扰与倾斜等磁传感器阵列方案常见的误差来源。已有研究表明,磁场传感器阵列技术在电力系统的电流测量领域具有成本低、精度高、宽范围、宽频带、采用非接触式设计等优势,未来将在智能电网中获得更广泛的应用。     

磁传感器阵列技术及其应用

磁测量技术被应用于越来越多领域的同时,单个磁传感器仅能测得被测磁场中某点处有限信息的局限性也逐渐显现出来。为了提高磁测量技术性能,扩大磁场测量的空间尺度和范围,并且实现对磁场信息更深层次、更多视角的利用,磁传感器阵列技术逐渐发展起来。文中基于对磁传感器阵列技术在几个领域应用实例的整理和归纳,总结出磁传感器阵列技术具有测量范围大、准确度高、可靠性好、可与时间和空间进行联合解算等优点,但同时也存在成本高、控制难度大、存在位置校准误差和噪声干扰等不可回避、必须解决的问题,进而展望了磁传感器阵列技术的发展前景。     

基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器

为了研究异步电机矢量控制系统,本文提出了应用电流模型设计Kalman滤波转子磁链观测器的新思路。为一台模型样机设计了基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器,并设计了基于异步电机全阶模型的Kalman滤波转子磁链观测器,还迚行了对比研究,结果表明,两者的估计精度相当。可见,本文所提的基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器是有效的、可行的。由于其状态方程的维数降低,它比基于全阶方程的Kalman滤波转子磁链观测器更适宜于在线观测。     

基于FPGA和磁传感器阵列的磁场扫描系统

为实现铁磁性物体的无损检测,设计了一种基于FPGA和磁传感器阵列的磁场扫描系统。本系统采用了FPGA作为主控器,其中包含了AD配置模块、AD接口模块和数据缓存模块,FPGA控制传动装置进行扫描,通过磁传感器阵列扫描将磁场转换为对应的电压信号,通过以AD7768为核心的模数转换模块将电压信号传送给FPGA,实现8路并行高速磁场数据采集,然后在FPGA中通过双线性插值和伪彩色转换算法的处理,把采集的磁场数据转换成磁场分布的图像,存储在SD卡中并在LCD中实时显示。实验中,使用磁场扫描系统对环型磁铁、磁化后的铁丝、内嵌于木板中的铁钉、剥线钳和尖嘴钳进行了磁场扫描,采用基于磁通量与大津法为基础的程序处理,对物体进行定位与识别,定位的均方根误差平均值为3 mm,测量的长度接近实际物体的长度,能够辨别磁性物体的位置和方向,能够通过物体的特征磁场识别磁性物体,达到对铁磁性目标的无损检测和识别的目的。本系统采用了以FPGA ZYNQ7010、AD7768、HMC1001为主的电路采集磁场数据,具有采集速率高、扩展方便、功耗低,能获取磁场空间分布图像等优点,可以应用于铁磁性目标的定位和识别等领域,如安全检测、地下水下的磁性目标探测等。     

利用光电电场传感器测量合成绝缘子的沿面场强

利用光电电场传感器对复合绝缘子表面场强的分布进行了测量,采用平行金属板对研制的电场传感器进行了工频标定实验,并测量了绝缘子棒身表面附近的轴向电场和伞裙下方的径向电场分布。对绝缘子和连接金属导体进行了建模,并利用边界元法计算了绝缘子表面场强的分布,计算结果和测量值基本符合。     

基于卡尔曼滤波的电能质量分析方法综述

首先对电能质量问题及其分析检测方法进行简单介绍;然后主要综述了常规卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波这3种卡尔曼滤波的基本原理,并对其在电能质量分析中的应用进行了系统的总结,对比分析了各种方法的利弊;最后对卡尔曼滤波方法现存的问题及今后的发展趋势进行了展望。     

用于HVDC极线电流测量的光纤电流传感器

高压直流输电系统极线线路上的直流电流是高压直流输电系统运行、控制过程中的重要技术参数。由于直流线路中换流装置产生的叠加在直流线路上的谐波电流会干扰邻近的通信线路,这就要求电流传感器能提供准确的谐波电流信号给有源滤波器以有效地抑制谐波电流。基于此,研制了一种适用于高压环境下的光纤电流传感器,直流测量准确可靠,响应快速,谐波测量频带范围宽广,准确度高;介绍了光纤电流测量系统的原理、结构以及设计中采用的关键技术。     

Unscented Kalman Filtering for Self‐Sensing Magnetic Levitation against Magnetic Saturation

This paper investigates the magnetic saturation problem of self‐sensing electromagnetic levitation system and presents a novel self‐sensing scheme. The proposed approach employs a demodulation technique. By superimposing a high‐frequency voltage, the resulting electromagnet coil currents have ripples that can be used for gap sensing. This paper shows that the gap length is not uniquely estimated when using only the relation between the ripple, the control currents, and the gap. The constraint conditions are to be determined to solve the problem. The proposed approach utilizes the dynamical motion model of the electromagnetic levitation system to uniquely identify the gap. Introducing the system behavior dynamics, the gap can be exactly estimated. To incorporate the system model with the gap sensing algorithm, a nonlinear filtering methodology is employed. The proposed estimator is demonstrated by the experiments. The results show that it is possible to address magnetic saturation with the proposed gap sensing scheme. The estimator has a good accuracy in a wider gap range compared to the conventional methods.