Rogowski线圈电流传感器地积分器设计.doc

word燕山大学毕业设计/论文Rogowski线圈电流传感器的积分器设计***燕山大学2012年6月本科毕业设计（论文）Rogowski线圈电流传感器的积分器设计学院（系）：***专 业：08级应用电子学生 ：***学 号：***指导教师：***答辩 日期：2012年6月17日燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：电气工程学院 系级教学单位：电气工程及自动化学号***学生***专 业班 级应电-2题目题目名称Rogowski线圈电流传感器的积分器设计题目性质1.理工类：工程设计 （√ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ √ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（√）主要容 研究一种能够克服低频噪声和零点漂移的反馈电路，并且给出积分运算放大器的设计过程，将罗氏线圈的测量带宽扩展到1MHz以上基本要求 推导电路传递函数模型。

仿真测试频率响应设计的结果，以及在测量dI/dt高于100A/us的磁压缩脉冲电流时的波形，并将测量效果与典型电流CT进行分析对比参考资料[1] W. F. Ray, R. M. Davis,“High frequency improvements in wide bandwidth Rogowski transducers,”EPE 99 Conference Proceedings, Lausanne. Sept 1999.[2] W. F. Ray, “Wide Bandwidth Rogowski Transducer: Part 2-Integrator”EPE Journal,, , pp.116-122,1993[3] W. F. Ray, C. R. Hewson,“High performance Rogowski current transducers, ” IAS IEEE Industrial Applications Society, Conference Proceedings, No.5, pp.3083-3090, Rome 2000[4] W. F. Ray, R. M. Davis,“Wide bandwidth Rogowski current transducers Part 1 -The Rogowski coil, ”EPE Joumal, No.3, pp.51-59,1993[5] W. F. Ray, C. R. Hewson, J. M. Metcalfe,“High frequency Effects in Current Measurement Using Rogowski Coil, ”2005 European Conference on Power Electronics and Applications, Vol. 2005, pp. 1665785,Sept 2005, Dresden, Germany.周 次1—4周5—8周9—12周13—16周17—18周应完成的容查阅资料、分析原理建立空芯线圈和有源外积分电路的数学模型仿真传感头与积分电路设计是否匹配；分析仿真结果；评估积分电路的性能和局限；撰写论文准备答辩指导教师：***职称： 讲师 2012年1月2日系级教学单位审批： 年 月 日 / 摘要长期以来，电流传感器在电力系统继电保护和电流测量中占有不可替代的地位。

传统的磁式电流传感器(CTS)在作为测量与保护用时，它的磁路饱和问题一直困扰着人们随着继保护和测量装置向微机化和数字化方向的发展，设备不再需要高功率输出的电流互感器这一来，低功率输出、结构简单、线性度良好的Rogowski线圈电子式电流传感器(ETA)引起人们的注意，并且进入广泛的研究阶段Rogowski线圈主要应用于测量交流大电流、脉冲电流、电力系统中的暂态电流等方面本设计着眼于Rogowski线圈结构参数和电磁参数着重研究了Rogowski传感头的频率特性首先详细阐述了 Rogowski 线圈测量电流的原理及其等效电路模型根据传感头的频率特性设计后继信号处理电路后继电路的主要设计就是设计积分器积分器是基于Rogowski线圈电子式电流互感器中的关键环节之一文中给出了新型结构有源外积分复合式罗氏线圈积分器的设计过程和参数选取方法，在保证传感器具有合适灵敏度的前提下，将传感器的工作频带拓宽到线圈的自然谐振频率仿真验证了这种新型的罗氏线圈传感器可工作在从工频到高频的大带宽测量围关键词：Rogowski线圈电流传感器、积分器、传感头等效电路、频率特性Abstract For a long time，current transformers(CTs) are important ponents for current measurement and relaying protection in power system.When traditional electromagnetic type CTs are used for measurement and protection，the problems of Their magnetic path saturation always disturb people.With the development of the puterized and digital technology of measurement and protections devices，the devices don't math with CTs of big output power.Thus electronic current transformers(ETA) based on Rogowski coil with the advantages of small output power，simple construction and ideal linearity attract people's attention and e into extensive research.Rogowski coils are increasingly used to measure high voltage AC current in power industry.The relations between dimensions and electromagnetic of the Rogowski coil have been studied.In this paper, high frequency behavior for a Rogowski coil is analyzed stressly. This paper expounded the principle of measuring current by Rogowski coil and its equivalent circuit model. Corresponding outside integrator circuits are built according with characteristic of the Rogowski.Describeing integrator is main problem in describeing outside integrator circuits.Integrator is a key element in an electronic current transducer based on Rogowski coil. A novel pound integration circuit is described in this paper, which is consisted of self-integration, passive RC integration and active RC integration. This pound integrator improvements the measurement upper bandwidth limit of transducer around coil natural frequency. Simulation waveforms verify the transducer operates with both 50Hz grid current and 100A/s pulse current measurement.Key words： Rogowski coil transducer, sensing head，integrator， equivalent circuitfrequency characteristic目录摘要ⅠAbstractII第1章 绪论11.1 脉冲大电流测量概述11.2 罗氏线圈的性能优点21.3 国外研究及发展现状21.4 本章小结3第2章电流互感器的介绍42.1 电流互感器的基本概念42.2 电流互感器的用途452.4 本章小结7第3章罗氏线圈的结构和基本原理83.1 罗氏线圈的构造83.2 罗氏线圈的测流原理93.3 Rogowski线圈与传统电流互感器的比较103.4 罗氏线圈的等效电路1112第4章 传感头的频率特性分析与积分器设计134.1 传感头的传递函数134.2 终端电阻Rt的选取144.3 罗氏线圈的两种类型174.3.1 自积分罗氏线圈174.3.2 外积分罗氏线圈19204.4.1 无源RC外积分结构及参数设计原理204.4.2 有源外积分224.4.3 具有低频衰减性能的有源积分器244.5 仿真电路2833第5章 罗氏线圈的相关问题和解决方法345.1 有源器件所需的电源供电问题345.2 测量小电流的方法探讨3434375.3 Rogowski线圈的抗干扰措施385.4 本章小结38结论39致41参考文献42附录144附录250附录355附录460附录573第1章绪论长期以来，电流互感器（CT）对电力系统计量、继电保护、控制与监视具有非常重要的意义。

但随着电力系统传输容量越来越大、常规的CT因其传感机理而出现不可克服的问题：(1)绝缘技术要求复杂体积大而重,成本高；(2)互感器铁心饱和限制了CT暂态响。