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本文研制了使用在ITER大功率变流器中的脉冲电流测量传感器,其电流达到350kA。所研制产品进行了相关试验验证。 传统的电流测量方法采用带有铁芯的电磁式电流互感器。ITER极向场变流器单元中流过晶闸管桥臂的电流为幅值达到350kA的脉冲式交流大电流。此时,传统电磁式电流互感器的磁路容易出现饱和,会使得副方电流不能无失真地反映被测电流。本文使用罗柯夫斯基线圈(以下简称罗氏线圈)对其测量的方案。罗氏线圈具有与被测电流回路没有直接的电的联系、频带宽、输出功率低、结构简单、线性特性良好等显著优点。针对罗氏线圈输出的电压信号为被测电流信号的微分,本文还需要使用积分器将输出信号还原至与输入信号同步。为了实现长时间、高精度、低噪声的测量要求,本文对罗氏线圈和积分器在测量过程中可能引起误差的来源进行了详细的分析。 针对罗氏线圈,本文将从罗氏线圈的测量原理入手,首先分析了罗氏线圈的结构参数和电磁参数之间的关系、结构和电磁参数对线圈动态特性的影响、线圈制作过程中的非理想因素的影响,并着重分析了分布电容对线圈性能的影响。最终总结出罗氏线圈制作过程中需要注意的要点。针对积分器,本文首先分析了积分器的误差来源:积分漂移和非线性误差,通过对这些误差来源进行深入的理论分析从而对构成积分器的器件中的重要参数提出相应的要求,从而在一定程度上减小了积分误差。另外,为了最大限度地降低积分器的主要误差来源积分漂移的影响,本文设计了一种基于实时补偿原理的新型积分器电路拓扑,并通过理论推导和仿真分析验证了这一方案的可行性。 最后,将由罗氏线圈和新设计的积分器组成的测量系统置于ITER电源大厅和EAST现场进行实验测试,将输出结果与原有积分器的输出进行对比,得出经过长时间积分之后,新设计的积分器基本不会出现零点漂移,噪声也很小,满足了长时间、高精度、低噪声的测量要求,从而为未来更长时间脉冲放电的测量提供了基础。