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有源滤波柜电流信号采集 　　摘要：对于有源滤波柜中，需要采集的IGBT发出电流信号及负载侧电流信号，提出了霍尔电流传感器采集方法与电流互感器采集方法，分析了霍尔电流传感器与电流互感器各自的特性，并提出了两种条件下应使用的采集方式。 　　关键词：有源滤波柜 霍尔电流传感器 电流互感器 干扰 　　 中图分类号：O361.4文献标识码：A 文章编号： 　　 　　1引言 　　 　　随着我国工业化水平的提高，各行各业对电网的质量要求越来越高，同时工业自动化大量使用的整流器、变频器、中频炉和自动焊接设备等，在电力系统中产生较大的谐波污染，使得系统中的电压、电流的波形发生畸变，造成电网质量恶化，目前，谐波危害已成为电网的最主要公害。有源滤波柜是解决电力系统谐波问题的新型方案。有源滤波柜与谐波源并联，通过实时检测跟踪谐波源负载产生的谐波电流，快速生成与之大小相等方向相反的电流加以抵消，从而消除谐波，提高电能质量。故此有源滤波柜需要采集IGBT发出电流信号与负载侧电流信号，而采集的信号的准确性与稳定性，将直接影响有源滤波柜的补偿效果，必须尽可能保证采集的电流信号不受干扰。 　　目前采集电流信号的方式大致有两种：一种是采用电流霍尔，直接将大电流变为毫安级电流信号供装置使用；一种是采用电流互感器，将大电流变为0~5A电流后再经过电流变送器变为0~5V电压信号供装置使用。 　　本文将分别分析电流霍尔与电流互感器各自的优缺点，并给出不同位置及使用条件下应采取的电流采集方案。 　　2霍尔电流传感器的原理及应用 　　 　　2.1 霍尔电流传感器的工作原理 　　霍尔电流传感器可以测量各种类型的电流，从直流电到几十千赫兹的交流电，其所依据的工作原理主要是霍尔效应原理。它有两种工作方式，即磁平衡式和直式。霍尔电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、（次级线圈）和放大电路等组成。 　　直放式电流传感器（开环式）（如图1所示）：众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这一信号经信号放大器放大后直接输出，一般的额定输出标定为4V。 　　 　　 　　图1 直放式电流传感器 　　 　　磁平衡式电流传感器（闭环式）（如图2所示）：磁平衡式电流传感器也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿， 从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，并存在以下关系式： IS* NS= IP*NP。（其中，IS—副边电流；IP—原边电流；NP—原边线圈匝数；NS—副边线圈匝数；NP/NS—匝数比，一般取NP=1。） 　　 　　 　　 　　图2 磁平衡式电流传感器 　　 　　2.2霍尔电流传感器的应用 　　近年来，自动化系统中大量使用大功率晶体管、整流器和可控硅，普遍采用交流变频调速及脉宽调制电路，使得电路中不再只是传统的50周的正弦波，出现了各种不同的波形。对于这类电路，采用传统的测量方法不能反应其真实波形，而且电流、电压检出元件也不适应中高频、高di/dt电流波形的传感和检测。 　　霍尔效应传感器，可以测量任意波形的电流和电压。输出端能真实地反映输入端电流或电压的波形参数。针对霍尔效应传感器普遍存在温度漂移大的缺点，采用补偿电路进行控制，有效地减少了温度对测量精度的影响，确保测量准确；具有精度高、安装方便、售价低的特点。 　　2.3 霍尔电流传感器的特点 　　直放式霍尔电流传感器（50A……10000A） Ⅰ、测量频率： 0……50KHz Ⅱ、反应时间： ＜7uS Ⅲ、线性度： 1% Ⅳ、电源耗电少 　　磁平衡霍尔电流传感器（1A……1000A） Ⅰ、测量频率： 0……150KHz Ⅱ、精度： 0.2% Ⅲ、反应时间： ＜1uS Ⅳ、线性度好： 0.1% 　　 　　3电流互感器的原理及特点 　　 　　3.1 电流互感器的原理 　　电流互感器利用变压器原、副边电流成比例的特点制成。其工作原理、等值电路也与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载，而与电流互感器的副边负载无关。由于副边接近于短路，所以原、副边电压U1和Uc2都很小,励磁电流I0也很小。 　　电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的