可自适应校正的TMR电流传感器
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完成单位:浙江天际互感器股份有限公司,中国计量大学
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-2-***
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
刘春强,谢岳,叶飞,封容平,王建,姜小剑,顾小良,康凯
项目概况
在各种新技术的冲击与当前经济发展趋势的影响下,电力系统面临着越来越多的挑战,传统电网已经不能满足我国电力建设与运营的需求。在此背景下,智能电网的概念应运而生。随着智能电网和泛在电力物联网的部署与推进,电力系统需要测量的电流类型非常多,使用现有单一电流传感器难以全面满足电力系统电流测量的技术需求。
巨磁阻(GMR)电流传感器是利用巨磁阻效应测量电流的一种新型电流传感器,具有灵敏度高,线性度高,体积小,对温度敏感性低等优点。本成果是一种新型TMR电流传感器,针对隧道磁电阻电流传感器技术开展研究,隧道磁电阻(TMR)器件是继巨磁阻器件之后的新一代磁传感器件,设计了传感器聚磁环结构,通过研究隧道磁电阻芯片温度补偿技术,设计了温度补偿电路;优化了传感器多级放大及调理和基于PI调节的负反馈补偿方案,完成了可自适应校正传感器的系统开发。相比巨磁阻器件具有更低功耗、低温漂、高响应频率和高灵敏度等特点,在各个领域都表现出良好的应用前景。与传统电流互感器相比,基于TMR效应的电流传感器具有能够测量直流到高频(MHz量级)的电流信号,测量范围宽,灵敏度高和体积小等优点,尤其是TMR电流传感器能够测量直流电流,这对于直流输电系统中换流站中直流的监测极为有利。
TMR电流传感器在研究过程中存在一些问题及技术难点,举例如下:
①TMR电流传感器是基于磁场测量原理,对传感器和导线的相对位置极其敏感,在实际使用中,应解决传感器芯片的位置固定及消除位置偏移对测量的影响;
②TMR传感器的输出信号为电信号,强电磁干扰环境会导致TMR电流传感器工作异常,因此必须考虑电磁兼容问题,如磁屏蔽、绝缘等;
③受外界环境温度影响,TMR电流传感器需要在很宽的温度范围内工作,其温度稳定性至关重要。虽然TMR电流传感器的温度稳定性远高于霍尔传感器,但是仍不足以满足环境温度变化较大的应用场合,因此需采用软件或者硬件的方法进行温度补偿等。
解决以上问题,TMR电流传感器有望实现广泛应用,取代现有电流互感器产品,为电力系统电流测量提供一种高性能、低成本的解决方案。


