电流传感器是一种将被测电流信号变换为电信号输出的测量仪器,在航天航空、医疗卫生、工业控制等领域具有广泛的应用。随着在国家战略布局和政策推动下,风力和光伏发电、新型现代化电网、新能源汽车等产业井喷式发展,对电流传感技术要求也提出了更高的要求,尤其是在大量程、高精度、高线性度的电流检测技术上的研究便有了十分重要的意义。本文首先对电流传感器不同技术的研究现状及发展趋势进行了阐述,并对磁通门式、霍尔式以及磁电阻式等多种不同技术的电流传感器进行了分析对比,其中巨磁电阻电流传感器具有高灵敏度、高分辨率和低成本的相对优势,非常适合大量程、高线性度、高准确度的电流检测。巨磁电阻电流传感器在结构上通常有开环型和闭环型两种结构,开环型的巨磁电阻传感器存在着易饱和、线性度和准确度相对低下的问题,而闭环型电流传感器不易饱和、可以实现更高的线性度和准确度。传统的闭环结构中,磁传感芯片通常置于开口磁环的气隙中间,这样的方案虽然一定程度上灵敏度高,但是存在着量程不大且大电流下线性度差的问题,故本文采用了课题组提出的磁分流结构的磁环结构方案,并基于此结构设计了一种闭环巨磁阻电流传感器,通过仿真确定尺寸参数,并采用低矫顽力、高磁导率的软磁材料实现磁分流结构的设计,采用高灵敏度的巨磁电阻传感芯片作为被测电流信号采集单元,并通过数字采样滤波处理技术及闭环反馈技术实现了大量程、高准确度、高线性度的闭环电流传感器系统。此外,本系统采用QT语言编写的PC端的上位机实现了电流传感器的输出信号实时显示的功能。进一步地,在实际应用过程中,大多数传统电流传感器有着不可拆卸的痛点,对此本文提出了可拆卸的磁环结构,配合支架设计可以实现一种原位组装、不破坏原电路的电流传感器。最后利用实验平台对电流传感器的工作量程、线性度、准确度以及重复性等指标进行了测试和评价。实验结果表明,本文设计的电流传感器工作量程达到了-10 A～10 A,线性度达到了0.097%,准确度达到了0.324%,以及重复性达到0.203%,性能优于一些目前已经发表的相关研究工作。进一步地,如果在目前的系统中继续提高反馈系数,还可以将工作量程提高到几百安培甚至几千安培,在各个新兴的能源领域都有更加广阔的应用前景。