高頻干擾電流是電力電子裝置電磁干擾特性的一項核心評價指標,電流探頭是系統(tǒng)電磁兼容測試的一種常用手段。常規(guī)的電磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)測試用電流探頭的響應頻率較寬,如德國Rohde & Schwarz公司的EZ 17電流探頭可用于100MHz以內(nèi)的高頻干擾電流測量,美國Solar公司的9207電流探頭可用于測量150MHz以內(nèi)的高頻干擾電流,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
由于常規(guī)的電磁兼容測試用電流探頭具有高磁導率的鐵心,當裝置輸出的工頻電流較大時會出現(xiàn)磁飽和問題,限制其在電磁發(fā)射等大電流系統(tǒng)中的應用,如EZ◆17電流探頭可承受的工頻電流最大150A,9207電流探頭也只能承受最大800A工頻電流。
圖1 常規(guī)電磁兼容檢測電流探頭結(jié)構(gòu)示意圖
隨著電力電子技術的發(fā)展,電能變換裝置的功率等級不斷提高,電磁發(fā)射系統(tǒng)中逆變裝置的工頻輸出電流可達10kA,常規(guī)的電磁兼容測試用電流探頭無法滿足系統(tǒng)電磁兼容的測試需求。目前,電力電子電能變換裝置的大電流測量用電流傳感器多采用有源放大器,其高頻輸出噪聲較大,也不適應系統(tǒng)電磁兼容的測試需求。
本文首先介紹電磁發(fā)射系統(tǒng)中瞬態(tài)電流的頻譜測量方法,并分析常規(guī)大電流傳感器在高頻干擾電流測量中的噪聲問題;然后,提出基于Rogowski線圈和無源匹配電阻的柔性電流探頭,其可承受大電流且輸出噪聲低,并進行了電磁發(fā)射系統(tǒng)逆變裝置的高頻干擾電流測量和分析。
結(jié)論
高頻干擾電流是電力電子裝置電磁干擾特性的一項核心評價指標。常規(guī)的電磁兼容檢測用電流探頭受鐵心磁飽和限制,無法用于電磁發(fā)射系統(tǒng)逆變裝置等大電流電能變換器的干擾電流檢測;常規(guī)大電流傳感器,由于有源放大器的噪聲較高,也不適合進行大電流電能變換器的高頻干擾電流檢測。
基于Rogowski線圈和匹配電阻的無源柔性電流探頭,可承受工頻大電流且輸出噪聲較低,解決了電磁發(fā)射系統(tǒng)逆變裝置高頻干擾電流的檢測難題;而且,由于探頭為柔性結(jié)構(gòu),可以方便地進行差模和共模電流檢測,無源柔性電流探頭可為電磁發(fā)射系統(tǒng)逆變裝置等大電流電能變換裝置的干擾特性評估提供檢測手段。