【摘 要】
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脉冲电流的测量是脉冲功率技术中不可或缺的部分,对脉冲功率技术的发展尤为重要。脉冲电流向快速上升、大幅值、宽脉冲方向发展,对脉冲电流传感器的上升时间、下垂率等技术指标要求越来越高。鉴于铁芯式脉冲电流传感器的优势,本文对铁芯式脉冲电流传感器进行研究及研制,并提出对应的测试方法以评估其性能。本文首先建立传感器的等效电路模型,分析得铁芯式脉冲电流传感器的传递函数及主要性能指标的表达式;重点对铁芯饱和问题进
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脉冲电流的测量是脉冲功率技术中不可或缺的部分,对脉冲功率技术的发展尤为重要。脉冲电流向快速上升、大幅值、宽脉冲方向发展,对脉冲电流传感器的上升时间、下垂率等技术指标要求越来越高。鉴于铁芯式脉冲电流传感器的优势,本文对铁芯式脉冲电流传感器进行研究及研制,并提出对应的测试方法以评估其性能。本文首先建立传感器的等效电路模型,分析得铁芯式脉冲电流传感器的传递函数及主要性能指标的表达式;重点对铁芯饱和问题进行理论分析,结合平顶脉冲和正弦激励下传感器的饱和性能,给出饱和限值的表达式,进而提出铁芯式脉冲电流传感器的设计原则,并立足于实际需求,完成20ns、5kA铁芯式脉冲电流传感器的研制。通过对脉冲电流传感器性能测试方法的分析,指出常规测试方法应用于铁芯式脉冲电流传感器时的局限性;提出脉宽可控的脉冲法,用于铁芯式脉冲电流传感器上升时间、下垂率和电流时间积的测试,在提高性能测试准确性的同时,还降低了对电流源的要求,克服了传统测试方法的不足。本文研制的传感器经脉冲法测试,上升时间小于16ns,下垂率不大于0.26%/ms,同时,经第三方测试,传感器的1%频带优于10Hz～3MHz,3dB频带优于1Hz～20MHz,It不低于0.0585As,各项性能均达到或优于设计要求。采用本文研制的传感器对5kA、8/20μs雷电流和百ns级IGBT开关电流分别进行实际应用测试,通过与国际知名品牌传感器对比,结果表明两者性能相当。
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