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1、总第44卷第503期电测与仪表Vol.44No.5032007年第11期ElectricalMeasurement&InstrumentationNov.2007Rogowski线圈电磁参数对其动态特性的影响研究张发强,樊祥,马东辉(解放军电子工程学院脉冲功率激光国家重点实验室,合肥230037)摘要:在简单分析Rogowski线圈电流测量的基本原理基础上,给出了微分式Rogowski线圈的传递函数。根据传递函数,利用MATLAB仿真软件得到当电磁参数取值不同时线圈的阶跃响应以及幅频特性和相频特性曲线;详细
2、分析了分布电容、取样电阻、线圈内阻和积分器时间常数对罗氏线圈动态特性的影响,并给出了改善其动态特性的一般方法和步骤,对于设计具有良好动态特性的罗氏线圈具有一定的参考意义。关键词:Rogowski线圈;传递函数;电磁参数;动态特性中图分类号:TM930.114文献标识码:B文章编号:1001-1390(2007)11-0062-03StudyoftheinfluenceofelectromagneticparameterondynamicpropertyofrogowskicoilZHANGFa-qiang,
3、FANXiang,MADong-hui(PlusePowerLaserNationalKeyLaboratory,ElectronicEngineeringInstitute,Hefei230037,China;)Abstract:BasedonthesimpleanalysisoftheprincipleofRogowskicoilusedtomeasureheavycurrent,thetransferfunctionofthedifferentialRogowskiisproposed.Accordi
4、ngtothetransferfunction,thestepresponseandbodediagramofRogowskicoilaregottenbyMATLABwhentheelectromagneticparametersaredifferent.Theinfluencesofdistributedcapacitance,samplingresistor,internalresistanceofcoilandthetimeconstantofintegratorondynamicpropertyo
5、ftheRogowskicoilareanalyzedindetail.Thegeneralmethodandstepsaregiven,whichcangivesomeinstructionstodesignaRogowskicoilwithgooddynamicproperty.Keywords:Rogowskicoil;Transferfunction;electromagneticparameter;dynamicproperty0引言1罗氏线圈测量电流的原理Rogowski(简称罗氏)线圈又称磁位
6、计,是一种绕罗氏线圈的等效电路如图1所示,其中i1(t)为一制在非磁性骨架上的空心线圈,基于电磁感应原理对次回路电流即被测电流,i2(t)为线圈感应电流,R0为[1]大电流进行测量或应用于其他领域(如电子式电流线圈等效内阻,L0为线圈的等效自感,C0为线圈的等互感器)。由于它非接触式的测量方式和不含磁芯的效分布电容,Rs为终端取样电阻,us(t)为信号电压。[2]特殊结构,特别适合测量外界电磁干扰严重的大电根据电磁感应原理及全电流定律可得:流,并且具有测量范围宽、精度高、绝缘性能好和无磁饱和现象等优点,因此
7、它被广泛应用于脉冲功率技术、强激光技术和高电压技术中的脉冲大电流测量以及电力系统中的暂态大电流测量中。本文在前人研究基础上,简单介绍了罗氏线圈电流测量原理,详细分析了电磁参数对其动态特性的影响,并提出了改善动态特性的方法。图1罗氏线圈等效电路图-62-总第44卷第503期电测与仪表Vol.44No.5032007年第11期ElectricalMeasurement&InstrumentationNov.2007#!t"%dusus%i!t"=C+%20%dtR%s%%%%di!t"$e!t"=-M1(1)%
8、%dt%V/%A%!t"%di%e!t"=L2+Ri!t"+u!t"%%002s&dtdi!t"当满足L2’(R+R)i!t",即罗氏线圈工作在00s2dt微分状态下时,被测电流i1!t"为:T/sR+R图2线圈的阶跃响应(C0变化时)i!t"≈-0s∫u!t"dt(2)1sMRs此时罗氏线圈实质上相当于一个微分环节。为了B使输出信号还原成被测电流波形,必须后接积分还原/dM电路。为计算简单,本文取积分还原电路为
