20ka闭环霍尔电流传感器在核聚变装置供电电源系统中的应

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1、20KA闭环霍尔电流传感器在核聚变装置供电电源系统中的应用李泽勇王文生（北京七O一厂北京森社电子有限公司，北京100121）摘要：本文介绍闭环霍尔电流传感器的工作原理及在核聚变装置系统中的应用，实现了对核聚变装置供电系统中直流大电流的隔离测量、控制，解决了该装置能量的稳定供给问题。关键词：闭环；霍尔电流传感器；核聚变；装置；应用Applicationof20KAClose-LoopHallCurrentSensorForPowerSysteminaNuclearFusionEquipmentLiZe-YongWangWen-shengAbs

2、tract:Thisarticlepresentsaprincipleofaclose-loopHallcurrentsensorandanapplicationofthesensorforapowersysteminanuclearfusionequipment.Thesensorisusedtomeasureanoutputcurrentofthepowersystemandtheoutputsignalofthesensorisisolatedbetweentheprimarycurrent(Theoutputcurrentofthe

3、powersystem)andthesecondarycurrent(Theoutputsignalofthesensor).Accordingtothisapplication,wesolveaproblemtoprotectthehighpowersysteminanuclearfusionequipmentbylimitingtheoutputcurrentofthesystem.Keywords:Close-loop;Hallcurrentsensor;Powersysteminanuclearfusionequipment;App

4、lication1引言另据报道，今年5月26日，来自世界各地的近400名科学家，在合肥科学岛参观了我国自主研制的寻找和利用新的能源是全球科学家面临的共同“人造太阳”——全超导托卡马克EAST核聚变实课题。2006年3月25日，《北京日报》在“中国新验装置。闻”栏目中以“人造太阳”实验装置成功完成首次“人造太阳”是科学家门对有效控制“氢弹爆工程调试为题，报道了我国核聚变研究领域取得的炸”过程，让能量持续稳定输出的实验装置的一种成就。据报道，由我国自行设计、研究的第一个全比喻，因为它可以像太阳一样，为人类提供一种无超导托卡马克EAST（原名HT

5、-7U）核聚变实验装置，限、清洁和安全的能源。日前在合肥科学岛，中国科学院等离子体物理研究闭环霍尔电流传感器（以下简称传感器）在核所里成功进行了首次工程调试。调试结果表明主机聚变装置供电电源系统中的应用，实现了对该电源和各分系统的设计和研制是成功的。系统输出电流的隔离测量，即传感器的输出信号与电源的输出电流电气隔离，有利于传感器输出信号调整处理，通过调整、设定该信号并反馈控制电源系统的输出电流，使得输出电流稳定、并连续可调，同时对输出电流的过载起到监控作用，确保提供到核聚变装置的能量安全、稳定。2闭环霍尔传感器的工作原理1879年，美国物理

6、学家EdwinHerbertHall发现霍尔效应以来，霍尔技术越来越多的应用于工业控图1：全超导托卡马克EAST（原名HT-7U）核聚变实验装置制的各个领域。进入八十年代，随着元器件工艺技1术的发展，霍尔器件的性能大大提高，由霍尔器件导线中的电流大小，即：应用开发的霍尔电流、电压传感器的性能也有很大I∝B∝VH（2）提高，特别是闭环霍尔电流、电压传感器的研制成式中：I为通过导线中的电流；B为导线通电流后产功，大大的扩展了该项技术的应用领域。生的磁感应强度；VH为霍尔器件在磁场B中2.1霍尔效应及霍尔器件产生的霍尔电压。霍尔效应是霍尔技术应用

7、的理论基础，当通有当选择适当的比例系数，上述关系可以表示为小电流的半导体薄片置于磁场中时（如图2），半导等式。体内的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转，使半导对于霍尔输出电压信号VH的处理，人们设计了体两侧产生电势差，该电势差即为霍尔电压VH，许多种电路，但总体来讲可分为两类，一类为开环这个电压VH与磁感应强度B及控制电流IC成正比，（或称直测式、直检式）霍尔电流传感器；另一类经过理论推算有如下等式关系：为闭环（或称零磁通式、磁平衡式）霍尔电流传感VH=（RH/d）×B×IC（1）器。式中：VH为霍尔电压；B为磁感应强度；IC为控制针对霍尔传感

8、器的电路形式而言，人们最容易电流；RH为霍尔系数；d为半导体厚度。想到的是将霍尔元件的输出电压用运算放大器直接上式中，若保持控制电流IC不变，在一定条件下，信号放大，得到所需要的