摘 要

高频干扰电流的测量是电磁干扰特性的一项核心指标。随着电力电子技术的发展，电磁干扰的电流等级不断提高，传统的电流互感器由于存在磁饱和等问题已经无法满足大电流测量的要求，而Rogowski线圈因为其结构简单、测量范围大、线性度好等优势使得其可以作为传统电流互感器的替代品。

本次设计主要研究了高电压、大电流EMI传导干扰的电流测量方法。首先分析了Rogowski线圈的测量原理和等效电路，利用Matlab软件仿真研究了Rogowski线圈理论数据参数，通过改造目前市面的商业Rogowski探头得到适合本次设计的柔性大电流探头，最后利用改造后的商业Rogowski电流探头进行传导干扰测试，另外还提出了分流法测试干扰电流的方法。所得结论对于高电压，大电流电磁兼容测试具有一定的意义，也为以后的传导干扰的测量提供新的思路。

关键词：电流互感器；Rogowski线圈；EMI电磁干扰；Matlab

Abstract

The measurement of high frequency interference current is a core index of electromagnetic interference characteristics.With the development of power electronics technology,the current level of EMI is constantly increasing,traditional current transformers can no longer meet the requirements of large current measurement due to magnetic saturation.Because of its advantages of simple structure,large measurement range and good linearity,Rogowski coil can be used as a substitute for traditional current transformers.

This design mainly studies the current measurement of high voltage and high current EMI conduction interference.Firstly,the measurement principle and equivalent circuit of Rogowski coil are analyzed,The theoretical data parameters of Rogowski coil were studied by Matlab,the flexibe large-current probe suitable for this design was obtained by modifying the commercial Rogowski probe on the market,Finally the modified commercial Rogowski current probe was used for conducting interference test,in addition,a method of measuring interference current by shunt method is proposed.The conclusion has some significance for EMC test of high voltage and current,and also provides a new way to measure the conduction interference in the future.

Key Words：Current transformer；Rogowski coil；EMI electromagnetic interference；Matlab

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 选题的意义、主要研究内容 3

1.3.1 选题意义 3

1.3.2 主要研究内容 4

第二章 罗氏线圈的结构与原理 5

2.1 罗氏线圈的结构和等效电路 5

2.1.1 罗氏线圈的结构 5

2.1.2罗氏线圈的等效电路 5

2.2 罗氏线圈的工作方式 6

2.2.1 自积分型 6

2.2.2 外积分型 7

2.3 本章小结 10

第三章 罗氏线圈结构参数研究 11

3.1 罗氏线圈的两种主要结构 11

3.1.1 矩形截面型罗氏线圈 11

3.1.2 圆形截面型罗氏线圈 12

3.2 线圈在不同结构参数下对动态特性的影响 12

3.2.1 矩形和圆形线圈在不同的绕线匝数下的特性分析 13

3.2.2 矩形线圈在不同中心半径下的特性分析 16

3.2.3 矩形线圈在不同高度下的特性分析 18

3.3 本章小结 19

第四章 干扰电流的测试方法 20

4.1 测试标准的选定 20

4.2 CE101传导干扰测试标准及重要组件 20

4.2.1 CE101测试系统校验设备以及测试配置 20

4.2.2 电流探头 21

4.2.3 LISN 21

4.2.4 CE101测试标准的缺陷 22

4.3 电流探头的改造 22

4.4分流测量方法 25

第五章 结论 28

致谢 29

参考文献 30

附录 32

第一章 绪论

1.1研究背景

电力电子工业作为国家经济建设的基础同时也是重要工业，在国民经济建设中占据着十分重要的位置。随着时代的发展，对电流的测量要求越来越高，尤其是大电流应用传感器的需求增加了，大电流传感器的使用在电力系统，EMC电磁兼容，电力运输，开关设备工业等等的领域迅速增长。目前，电力计量中广泛采用的是传统的电磁式电流互感器，从二十世纪中期开始到目前的这一较长时间跨度里，我国应用于电力系统方面的测量的器件主要是传统电磁式电流互感器。传统电磁式电流互感器一般由由铁芯及一、二次侧绕组构成，由电磁感应定律，当一次侧激磁电流在铁芯中引起磁通时，二次侧绕组中感应出相应的电动势从而产生二次侧电流。具有铁芯的传统电磁感应式电流互感器在很长的一段时间里在在高电压设备的继电保护和电流测量中占主导地位。但是由于铁芯、以及其他一些因素的影响，使得传统的电磁式电流互感器具有以下缺点^[1][2]：

(1)在恶劣环境或者系统不稳定的情况下可能会有突然失效的潜在危险。

(2)二次侧不能发生开路，否则由于功率很大会对人身造成不可避免的伤害。