- 頭條如何解決電磁發射逆變裝置的高頻干擾電流檢測難題？2019-11-25 作者：李建軒、趙治華 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語海軍工程大學艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室、海軍研究院的研究人員李建軒、趙治華等，在2018年第24期《電工技術學報》上撰文（論文標題為“電磁發射系統逆變裝置的高頻干擾電流測量”）指出，高頻干擾電流是電力電子裝置電磁干擾特性的一項核心評價指標。 隨著電力電子技術的發展，電能變換裝置的功率等級不斷提高，電磁發射系統中逆變裝置的工頻電流高達10kA。電磁兼容測試常用電流探頭，由于存在磁飽和問題，無法滿足大電流系統測試需求。而常規的大電流傳感器由于采用有源放大器，導致高頻輸出噪聲大、測試靈敏度低，也不適用于逆變裝置的高頻干擾電流檢測。 為此提出基于Rogowski線圈和無源匹配電阻的柔性電流探頭，實現了大電流系統高頻干擾電流的精確測量；探頭輸出噪聲低，且為柔性結構，可以方便地進行差模和共模電流檢測。
高頻干擾電流是電力電子裝置電磁干擾特性的一項核心評價指標，電流探頭是系統電磁兼容測試的一種常用手段。常規的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility, EMC）測試用電流探頭的響應頻率較寬，如德國Rohde & Schwarz公司的EZ 17電流探頭可用于100MHz以內的高頻干擾電流測量，美國Solar公司的9207電流探頭可用于測量150MHz以內的高頻干擾電流，其結構如圖1所示。
由于常規的電磁兼容測試用電流探頭具有高磁導率的鐵心，當裝置輸出的工頻電流較大時會出現磁飽和問題，限制其在電磁發射等大電流系統中的應用，如EZ◆17電流探頭可承受的工頻電流最大150A，9207電流探頭也只能承受最大800A工頻電流。
圖1 常規電磁兼容檢測電流探頭結構示意圖
隨著電力電子技術的發展，電能變換裝置的功率等級不斷提高，電磁發射系統中逆變裝置的工頻輸出電流可達10kA，常規的電磁兼容測試用電流探頭無法滿足系統電磁兼容的測試需求。目前，電力電子電能變換裝置的大電流測量用電流傳感器多采用有源放大器，其高頻輸出噪聲較大，也不適應系統電磁兼容的測試需求。
本文首先介紹電磁發射系統中瞬態電流的頻譜測量方法，并分析常規大電流傳感器在高頻干擾電流測量中的噪聲問題；然后，提出基于Rogowski線圈和無源匹配電阻的柔性電流探頭，其可承受大電流且輸出噪聲低，并進行了電磁發射系統逆變裝置的高頻干擾電流測量和分析。
結論
高頻干擾電流是電力電子裝置電磁干擾特性的一項核心評價指標。常規的電磁兼容檢測用電流探頭受鐵心磁飽和限制，無法用于電磁發射系統逆變裝置等大電流電能變換器的干擾電流檢測；常規大電流傳感器，由于有源放大器的噪聲較高，也不適合進行大電流電能變換器的高頻干擾電流檢測。
基于Rogowski線圈和匹配電阻的無源柔性電流探頭，可承受工頻大電流且輸出噪聲較低，解決了電磁發射系統逆變裝置高頻干擾電流的檢測難題；而且，由于探頭為柔性結構，可以方便地進行差模和共模電流檢測，無源柔性電流探頭可為電磁發射系統逆變裝置等大電流電能變換裝置的干擾特性評估提供檢測手段。
