摘要：為了在功率電子應用中實現感測電流的高精度、高速度、高可靠，以及無磁滯影響，本文提出了一種新的零波紋DC電流變壓器(DCCT)電路。這種DCCT電路由與內部振蕩器時鐘脈沖同步的二相(反相)晶體管磁心多諧振蕩器組成。文中給出了其工作原理和實驗結果、及其靜態和動態特性，據稱其時鐘脈沖在3kHz內的響應時間為2μS。

　　1 引言

　　為了用逆變器進行矢量控制的方法控制AC電機，最通用的方法是必須用定子電流得到轉矩，該電流基本為交流。因此，為了控制電機的速度，AC電流的頻率應從零變化到幾百赫芝。為檢測零頻電流，傳感器應具有一種測量DC電流的功能。此外，為了求得瞬時轉矩，檢測速度應足夠高。為此目的，傳感器檢測電流應從DC到幾百kHz的AC，并在溫度變化和噪聲條件下應具有足夠高的精度和可靠性。此方面應用，使用了基于霍爾效應的電流傳感器，不過，這種傳感器也存在著缺陷，這是由于其磁軛存在著磁滯現象，這就造成了電機控制方面的轉矩波紋。有時，這種瞬態響應在某些情況下可能是不充分的，不過這些缺點可通過用高速飽和電抗器型DC變壓器加以克服[1]，見圖1。借助于內部磁心的互感磁通量，可以檢測到精確的DC電流。另一方面，在這種電路中，至少需要3個低頻變壓器構成這種飽和電抗器型DC變壓器;如此必然會增加電路的復雜性，同時也相應地增大體積，并增加了成本費用。

 　　圖1 飽和電抗器型DC電流變壓器的功能方塊圖，它由檢測磁心，低頻變壓器、二個調整器/補償器和外部振蕩器組成。

　　為了解決這一問題，本文介紹了一種新型DC電流變壓器電路，它由二個具有飽和磁心的多諧振蕩器組成，并與二相時鐘脈沖同步。我們在1982年已報導了三相時鐘的基本原理[2]。不過在那種情況則要求三個飽和磁心，使其電路變得較為復雜。在本文中，提出了作為元件數量最少的二相(反相)情況，同時也闡明了其靜態和動態特性。根據研究結果，我們發現它們具有大的動態范圍和快速響應特性是非常好的，尤其適于用逆變器的電機控制。文中給出了靜態和動態這兩種特性的理論分析和實驗結果。

　　2 電路說明

　　1972年提出了在多諧振蕩器中按感應電壓的幅度檢測DC電流的基本原理[3]，通過對該原理的延伸，現已開發出零波紋DC電流變壓器。圖2示出了這種新傳感器的基本原理。二個晶體管磁心多諧振蕩器#1和#2由雙穩態觸發電路產生的二相脈沖激勵，所以可產生二相感應電壓，如圖3所示，每個多諧振蕩器根據不同匝數的繞組產生不對稱的感應電壓，通過邏輯OR電路產生輸出，由于二個開關晶體管之間換向，造成谷值輸出，將通過整流輸出迭加的方法加以消除。

 　　圖2 新型的DC電流變壓器電路功能方塊圖，它由基于二個晶體管磁心的多諧振蕩器、環形計數器和具有內部振蕩功能的脈沖發生器組成

 　　圖3 本文提出的零波紋DC電流變壓器的感應電壓和輸出電壓的理想波形

5 結束語

　　本文提出了一種新的為保證具有高線性度、高速和零波紋輸出特性的DC電流變壓器的設計原理，這種新的DC電流電壓器的截止頻率遠高于時鐘頻率，結果表明該傳感器可用于高速功率電子設備。實驗評估證明在寬頻率范圍內其靜態和動態特性都取得了令人滿意的結果。

　　參考文獻

　　[1] C.Adamson and N.G.Hingorani,"New Transductor-type D.C Transformer particularly Applicable to

　　H.v.D.C. System." Proceeding IEE,vol.110,No.4,April 1963.

　　[2] K.Harada. et al. "DC Current Sensors of Instantaneous Response Using Amorphous Cores,

　　"IEEE Trans. on Magnetics. vol. MAG-21,No.5,Sept,1985.

　　[3] K.Harada and T.Nakano, "The Magnetic Mixing Amplifier,"IEEE Trans.on Magnetics,

　　vol. MAG-8,No.4.Dec.1972.

　　[4] K.Harada."polyphase Mutivibrators,"IEEE trans.on Magnetics, vol.

　　MAG-3,No.2,Jun.1967.