基于磁傳感器陣列的新型大電流傳感器關(guān)鍵技術(shù)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(jī)的重大國際合作項(xiàng)目，極向場(chǎng)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(jī)容量4600 MVA，每組電源額定輸出55 kA，在大電流測(cè)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(yīng)的電流測(cè)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(chǎng)模型，分析

2、了極向場(chǎng)載流母排周圍的磁場(chǎng)及梯度分布。利用該分析結(jié)果，比較了磁傳感器陣列采用圓形排布和矩形排布結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。在平行雙直導(dǎo)線模型下，提出了用于圓形磁傳感器陣列的的串?dāng)_場(chǎng)抑制方法。
　　提出了適用于磁傳感器陣列電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)方案，詳細(xì)分析了磁傳感器陣列在工程實(shí)現(xiàn)上遇到的關(guān)鍵技術(shù)難題，論述了陣列上多傳感器進(jìn)行靈敏度歸一化的方法，并重點(diǎn)討論了磁傳感器選擇，緩沖電路、溫度補(bǔ)償電路和接地的設(shè)計(jì)，保證了工程應(yīng)用中磁傳感器陣列測(cè)量的準(zhǔn)確性和運(yùn)

3、行的可靠性。
　　針對(duì)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(cè)量的問題，首次提出了使用矩形排布磁傳感器陣列的技術(shù)方案，采用了在積分環(huán)路磁場(chǎng)不連續(xù)點(diǎn)分段測(cè)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(chǎng)梯度變化劇烈引入的計(jì)算誤差，提煉出矩形排布磁傳感器陣列快速設(shè)計(jì)的工程步驟。
　　針對(duì)磁傳感器陣列在核聚變領(lǐng)域等復(fù)雜工況下的電磁兼容要求，研究了變流器運(yùn)行時(shí)其劇烈的du/dt通過電場(chǎng)耦合

4、傳播帶來的噪聲問題，論述了共模和差模噪聲傳導(dǎo)的通路，在無法使用濾波電路改善信號(hào)質(zhì)量的前提下，提出了優(yōu)于常規(guī)傳感器信號(hào)傳輸方式的逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)證明測(cè)量信號(hào)中耦合的噪聲得到很好的抑制。
　　完成了產(chǎn)品研制及試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明其完全滿足大尺寸截面母排電流測(cè)量需求，具有高可靠性，達(dá)到了0.5級(jí)以上的準(zhǔn)確度等級(jí)，有較好的串?dāng)_場(chǎng)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(cè)要求，也可以推廣到