基于铁基纳米晶磁调制传感器仿真研究

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1、基于铁基纳米晶的磁调制传感器的仿真研究*谢志远，张冬祺，陈楠（华北电力大学（保定）电子与通信工程系，河北保定071003）摘要：针对现有磁调制式直流传感器材料和结构上的不足，提出了一种新型磁调制式直流漏电流传感器。该传感器使用铁基纳米晶材料做磁芯，基于磁调制LR振荡器，通过检测绕组端电压的脉冲宽度变化，实现对直流漏电流大小和方向的测量。用两个反相绕在同一磁芯上的线圈进行差分的方法，来抑制零点漂移的产生，提高系统的稳定度。在仿真软件PSPICE中建立了磁调制传感器的模型。对磁调制直流传感器模型的仿真分析为后续基于铁

2、基纳米晶的磁调制传感器的设计提供了理论依据。关键词：铁基纳米晶材料；磁调制；PSPICE中图分类号：TM71文献标识码：B文章编号：1001-1390(2018)18-0000-00SimulationresearchofmagneticmodulationsensorbasedonFebasedbasednanocrystallineXieZhiyuan，,ZhangDongqi，,ChenNan(SchoolofElectronicsandCommunicationEngineering,NorthChina

3、ElectricPowerUniversity,Baoding071003,Hebei,China)Abstract:InviewoftheshortageofmaterialandstructureofcurrentDCsensor,anewtypeofDCleakagecurrentsensorbasedonmagneticmodulationisproposed.ThesensorusesFebasednanocrystallinematerialasmagneticcore.Basedonmagnetic

4、modulationLRoscillator,themagnitudeanddirectionofDCleakagecurrentcanbemeasuredbydetectingthechangeofvoltageatthewindingendandpulsewidth.Amethodofdifferentialdifferencebetweentwocoilswindingonthesamecoreisusedtosuppressthezerodriftandimprovethestabilityofthesy

5、stem.Thesystem.ThemodelofmagneticmodulationsensorisestablishedinthesimulationsoftwarePSPICE.ThesimulationanalysisoftheDCsensorbasedonmagneticmodulationprovidesthetheoreticalbasisforthedesignoftheDCsensorbasedontheFebasednanocrystalline.Keywords：:Febasednanocr

6、ystallinematerials,magneticmodulation,PSPICE0引言随着光伏发电、新能源汽车、电动车充电站、智能直流配用电系统以及微电网等技术的不断发展，各种直流系统得到了快速发展和大面积推广应用。为了保证直流系统的安全可靠运行，需要大量的直流监测和计量设备。因此，开发和设计高精度直流传感器，具有很好的应用价值[1]。*基金项目：国家自然科学基金(61172075)；河北省科技计划项目(17211704D)然而由于光伏发电、电动汽车充电桩等系统都属于“低压直流系统”，因此想要对其绝缘性能

7、进行有效地监测，要求直流漏电传感器必须能检测到更微弱的直流漏电流，需要直流漏电流传感器的灵敏度更高[2]。直流系统在接地故障方面经常会出现误报的情况，在整个系统的绝缘性降低的时候，总是要花很多的精力来勘查和解决，这样会产生电力系统运行堪忧和加大运行人员劳动量的问题[3-4]。想要排查误报接地故障的问题是有一定难度的，如果排查不够及时，那么很有可能造成很严重的电力系统的事故[5-6]。这就需要用到直流电流传感器，它不仅有测量直流电流的作用，在整流的系统中直流传感器还可以作为电流的保护、控制和反馈元件[7]。然而，现

8、有的磁调制传感器磁芯以铁氧体、坡莫合金为主，结构又多为单线圈，这些材料并非磁芯的最佳选择，而且单线圈的结构极有可能会产生零点漂移。因此，提出了一种基于铁基纳米晶材料的三线圈磁调制直流传感器。1铁基纳米晶材料为了提高直流漏电流传感器的灵敏度，磁芯的材料必须具有较高的初始磁导率。传统的硅钢材料、铁氧体材料初始磁导率比较低，坡莫合金虽然有很高的初始磁导率，但是性价比不高。近年来