Rogowski线圈电流互感器的仿真分析与设计

摘要

论述了国内外电流互感器的发展现状，并详细阐述了Rogowski线圈测量电流的原理及其等效电路模型。基于传输线分布参数模型，提出了较精确的Rogowski线圈仿真等效动态模型，并建立了其离散时间等效电路模型。该仿真模型具有最简单的电路结构和数学描述。此模型可对均匀和非均匀绕包Rogowski线圈电流互感器作精确的仿真。通过实验仿真验证了此模型的正确性。利用分裂法研究了应用该模型对Rogowski线圈的仿真方法。所提出的方法可解决由于RLC电路级联数的增多而带来的仿真计算量大和难度高等问题。提出的仿真方法简单、计算量少和易于实现编程，为Rogowski线圈电流互感器的研制提供了有效的分析和实验手段。
　　研究了基于RLC简单电路模型分析Rogowski线圈频率特性时存在的局限性。利用Rogowski线圈的分布参数电路模型对其频率特性进行仿真分析，结果表明：基于RLC简单电路模型给出的自积分型Rogowski线圈的频带宽度确定公式并不能完全反映线圈的实际频率特性。探讨了拓宽Rogowski线圈频带宽度的两种方法，通过仿真验证了两种方法各自存在的优缺点。
　　由于Rogowski线圈的输出电压幅值都很小，一般当输入电流为几安培时，输出电压为几十微伏。这增加了输出端信号采集的难度。通过改变Rogowski线圈骨架结构，设计了用于测量电网工频电流的Rogowski线圈互感器。其输出电压得到了大大的提高，当输入电流为几安培时，输出电压可达到几毫伏。通过仿真验证了所设计的工频Rogowski线圈可以满足电网电流的测量要求。给出了测量工频电流的Rogowski线圈互感器的积分电路和V/F信号转换电路的原理图，并对其性能进行了理论分析。本次设计的工频Rogowski线圈互感器为今后Rogowski线圈电流互感器装置的研制提供了实验基础和理论依据。

目录

Rogowski线圈电流互感器的仿真分析与设计

SIMULATION ANALYSIS AND DESIGN OF ROGOWSKI COIL CURRENT TRANSFORMER

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要研究的内容

第2章 Rogowski线圈测量电流的仿真方法

2.1 引言

2.2 Rogowski线圈的工作原理

2.3 Rogowski线圈的分布参数模型

2.4 Rogowski线圈离散时间等效动态模型

2.5 Rogowski线圈测量电流的仿真算法

2.6 算例

2.7 本章小结

第3章 Rogowski线圈频率特性分析

3.1 引言

3.2 Rogowski线圈简单电路模型频率特性分析

3.3 Rogowski线圈拓宽频带宽度的方法分析

3.4 本章小结

第4章 工频Rogowski线圈互感器的设计

4.1 引言

4.2 测量工频用Rogowski线圈结构的确定

4.3 Rogowski线圈参数的选取

4.4 Rogowski线圈参数设计的仿真

4.5 Rogowski线圈互感器积分电路的设计

4.6 信号转换与传输电路的设计

4.7 本章小结

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

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哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢