基于PCB型罗氏线圈的脉冲大电流测量系统研究

摘要

国家脉冲强磁场科学中心(WHMFC)建设了一套蓄电池型脉冲电源系统，以实现平顶长脉冲强磁场。由于蓄电池储能容量大且能持续不断的释放电能，因此，在放电实验中必须实时准确的监测放电电流等电气参数，以保证放电实验的安全性。据此，本文尝试设计一套基于PCB型罗氏线圈的脉冲大电流测量系统，将其应用于蓄电池电源放电实验中，以保障整个电源系统的稳定运行。本文的研究内容主要包括脉冲大电流测量方案的选取；罗氏线圈的理论建模与设计；模拟积分器的设计；数据采集的实现以及电流测量系统的测试等。
　　在脉冲大电流测量方案的选取部分，对比了几种常用的电流测量方法，结合蓄电池电源放电电流的特点，综合考虑测量精度，电气隔离等因素，最终选择罗氏线圈进行电流测量。
　　在罗氏线圈的理论建模与设计部分，介绍了罗氏线圈的测量原理与两种工作状态；分析了部分结构参数和电气参数对线圈动态性能的影响；建立了导线偏心误差和钳式PCB型罗氏线圈安装误差的数学模型并仿真；介绍了PCB型罗氏线圈的设计。
　　在积分器的设计部分，仿真论证了带反馈的模拟积分器不适合本课题的脉冲电流测量；确定了抑制积分漂移的方案；详细介绍了积分器的设计。
　　在数据采集的实现部分，介绍了数据采集设备的选型和采集程序的设计。
　　最后，将所设计的脉冲大电流测量系统应用于蓄电池电源放电实验中进行测试，结果表明，该电流测量系统具有较高的测量精度和可靠性，满足本课题对电流测量的要求。

目录

声明

1.绪论

1.1. 课题研究背景

1.2. 国内外研究现状

1.3. 电流测量方案选取

1.4. 本文的主要工作

2.罗氏线圈的理论建模

2.1. 罗氏线圈工作原理

2.2. 罗氏线圈的工作状态

2.3. 部分结构参数和电气参数对线圈性能的影响

2.4. 导线偏心误差分析

2.5. 钳式PCB型罗氏线圈的安装误差分析

2.6. 本章小结

3. 脉冲大电流测量系统实现

3.1. 积分器的设计

3.2. 数据采集的实现

3.3. 本章小结

4.实验与测试

4.1. 积分器测试

4.2. 罗氏线圈的标定

4.3. 脉冲大电流测量系统的测试

4.4. 本章小结

5. 总结和展望

5.1. 全文工作总结

5.2. 后续工作展望

致谢

参考文献