高频电路的灵敏度超差是什么原因(频率高电感小)

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征稿｜第四届轨道交通电气与信息技术国际学术会议

征稿｜中国电工技术学会电机与系统学报（英文季刊）

摘要

海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室、海军研究院的研究人员李建轩、赵治华等，在2018年第24期《电工技术学报》上撰文（论文标题为“电磁发射系统逆变装置的高频干扰电流测量”）指出，高频干扰电流是电力电子装置电磁干扰特性的一项核心评价指标。

随着电力电子技术的发展，电能变换装置的功率等级不断提高，电磁发射系统中逆变装置的工频电流高达10kA。电磁兼容测试常用电流探头，由于存在磁饱和问题，无法满足大电流系统测试需求。而常规的大电流传感器由于采用有源放大器，导致高频输出噪声大、测试灵敏度低，也不适用于逆变装置的高频干扰电流检测。

为此提出基于Rogowski线圈和无源匹配电阻的柔性电流探头，实现了大电流系统高频干扰电流的精确测量；探头输出噪声低，且为柔性结构，可以方便地进行差模和共模电流检测。

高频干扰电流是电力电子装置电磁干扰特性的一项核心评价指标，电流探头是系统电磁兼容测试的一种常用手段。常规的电磁兼容（Electromagnetic Compatibility, EMC）测试用电流探头的响应频率较宽，如德国Rohde & Schwarz公司的EZ 17电流探头可用于100MHz以内的高频干扰电流测量，美国Solar公司的9207电流探头可用于测量150MHz以内的高频干扰电流，其结构如图1所示。

由于常规的电磁兼容测试用电流探头具有高磁导率的铁心，当装置输出的工频电流较大时会出现磁饱和问题，限制其在电磁发射等大电流系统中的应用，如EZ17电流探头可承受的工频电流最大150A，9207电流探头也只能承受最大800A工频电流。

图1 常规电磁兼容检测电流探头结构示意图

随着电力电子技术的发展，电能变换装置的功率等级不断提高，电磁发射系统中逆变装置的工频输出电流可达10kA，常规的电磁兼容测试用电流探头无法满足系统电磁兼容的测试需求。目前，电力电子电能变换装置的大电流测量用电流传感器多采用有源放大器，其高频输出噪声较大，也不适应系统电磁兼容的测试需求。

本文首先介绍电磁发射系统中瞬态电流的频谱测量方法，并分析常规大电流传感器在高频干扰电流测量中的噪声问题；然后，提出基于Rogowski线圈和无源匹配电阻的柔性电流探头，其可承受大电流且输出噪声低，并进行了电磁发射系统逆变装置的高频干扰电流测量和分析。

结论

高频干扰电流是电力电子装置电磁干扰特性的一项核心评价指标。常规的电磁兼容检测用电流探头受铁心磁饱和限制，无法用于电磁发射系统逆变装置等大电流电能变换器的干扰电流检测；常规大电流传感器，由于有源放大器的噪声较高，也不适合进行大电流电能变换器的高频干扰电流检测。

基于Rogowski线圈和匹配电阻的无源柔性电流探头，可承受工频大电流且输出噪声较低，解决了电磁发射系统逆变装置高频干扰电流的检测难题；而且，由于探头为柔性结构，可以方便地进行差模和共模电流检测，无源柔性电流探头可为电磁发射系统逆变装置等大电流电能变换装置的干扰特性评估提供检测手段。

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