ITER国际热核聚变堆是人类旨在解决未来能源危机的重大国际合作项目,极向场变流器系统是该聚变堆的重要组成部分,也是迄今为止世界上功率最大的变流器系统,其额定装机容量4600 MVA,每组电源额定输出55 kA,在大电流测量方面提出了迫切的需求。本论文研制了基于磁传感器阵列的新型电流传感器,满足ITER装置高稳定度、高精度和快速响应的电流测量要求。论文主要的研究工作和创新如下:建立基于电流微元法的电流磁场模型,分析了极向场载流母排周围的磁场及梯度分布。利用该分析结果,比较了磁传感器阵列采用圆形排布和矩形排布结构的优劣。在平行双直导线模型下,提出了用于圆形磁传感器阵列的的串扰场抑制方法。提出了适用于磁传感器阵列电路和结构设计的技术方案,详细分析了磁传感器阵列在工程实现上遇到的关键技术难题,论述了阵列上多传感器进行灵敏度归一化的方法,并重点讨论了磁传感器选择,缓冲电路、温度补偿电路和接地的设计,保证了工程应用中磁传感器阵列测量的准确性和运行的可靠性。针对圆形排布磁传感器阵列不再适用于大尺寸截面载流母排电流测量的问题,首次提出了使用矩形排布磁传感器阵列的技术方案,采用了在积分环路磁场不连续点分段测量和使用高阶辛普森数值积分算法处理数据等方法,极大地减小了由于矩形积分环路磁场梯度变化剧烈引入的计算误差,提炼出矩形排布磁传感器阵列快速设计的工程步骤。针对磁传感器阵列在核聚变领域等复杂工况下的电磁兼容要求,研究了变流器运行时其剧烈的du/dt通过电场耦合传播带来的噪声问题,论述了共模和差模噪声传导的通路,在无法使用滤波电路改善信号质量的前提下,提出了优于常规传感器信号传输方式的逆并联结构,实验证明测量信号中耦合的噪声得到很好的抑制。完成了产品研制及试验。试验数据表明其完全满足大尺寸截面母排电流测量需求,具有高可靠性,达到了 0.5级以上的准确度等级,有较好的串扰场抑制能力和电磁兼容性能,诸多性能超越传统的大电流传感器。该传感器不仅满足ITER变流系统电流检测要求,也可以推广到国防、科研、冶金等大电流检测行业。