巨磁电阻传感器在直流电流检测中的应用研究与进展

"巨磁电阻传感器在直流电流检测中的应用研究" 巨磁电阻传感器（Giant Magnetoresistance，GMR）是近年来发展迅速的一种磁敏感元件，尤其在直流电流检测领域显示出巨大潜力。随着特高压直流输电网络的建设，电力系统对电流检测设备的需求更加倾向于智能化、数字化和小型化。传统的直流电流互感器已经无法满足这些需求，因此，基于GMR技术的新型电流检测方案应运而生。 本论文由河北工业大学的李军博撰写，导师为刘福贵教授，研究重点在于利用GMR传感器来测量聚磁铁芯气隙中的磁场，从而实现对母线直流电流的精确检测。论文首先对比了各种直流电流测量原理，最终选定GMR传感器，因为其具有高灵敏度、快速响应和低功耗等优点。 在设计过程中，论文探讨了直放式和磁平衡式电流互感器的优缺点，如成本和测量精度，最终选择了直放式作为研究对象。利用有限元分析软件，计算了激磁电流与铁芯开口气隙中磁场强度的关系，有效避免了磁路饱和的问题，为铁芯材料选择和尺寸设计提供了理论支持。论文中提出了一个额定电流为3000A的电流互感器的铁芯结构参数设计方案。 通过对GMR传感器的输入输出特性、温度特性、磁滞反应和磁敏感轴角度等关键性能指标的测试，确定了其在0~400A范围内的线性工作区间。根据这些数据，成功制作了一台样机，并进行了线性度实验分析，结果显示样机的线性度优于0.5%，远超最初设计目标。 此外，论文还深入研究了互感器的高压端供能方案及其抗干扰特性，这对于保证在实际电力系统中的稳定运行至关重要。关键词包括直流电流互感器、巨磁电阻效应和铁芯，表明本研究涵盖了GMR技术在直流电流检测中的核心应用和相关硬件设计。 这篇硕士论文的研究成果对于推动电力系统中直流电流检测技术的进步具有重要意义，不仅提供了新的测量方案，也为未来相关设备的优化设计提供了理论依据和实践经验。