中文引用格式： 權碩，唐玥，褚子揚，等. 圓形陣列式霍爾電流傳感器抗磁干擾算法研究[J]. 電子技術應用，2024，50(11)：59-65.
英文引用格式： Quan Shuo，Tang Yue，Chu Ziyang，et al. Research on anti-magnetic interference algorithm of Hall current sensor with circular array[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(11)：59-65.
引言
非接觸式電流傳感器通過檢測導體產生的磁通密度，將對電流的測量轉化成對磁場的測量[1-5]。該傳感器具有損耗低、量程大、體積小、質量輕等優點，廣泛應用于配電、電力電子、驅動技術等方面[6]。目前，鐵芯在測量直流電的非接觸式電流傳感器中得到廣泛的運用。然而由于鐵磁性材料引起的磁飽和、磁滯等問題，其應用受到了限制[7]。一種圓形陣列式霍爾電流傳感器可以避免這一缺陷，該陣列在導線周圍均勻分布多個霍爾元件以測量霍爾電壓，進而計算出待測電流[8]。在結構上，圓形陣列式電流傳感器無需鐵芯凝聚，大大減輕了傳感器的體積和重量。
目前，采用圓形陣列的電流傳感器一般用于測量單根導線。但在實際應用中，如果沒有鐵芯屏蔽外界磁場，位于圓形陣列外的場源產生的干擾很容易影響目標電流的測量精度[9]。特別是與目標導體平行的干擾導體電流會產生一種干擾磁場，而這種情況下產生的誤差通常稱為串擾誤差[10]。
近年來，國內外學者對陣列式霍爾電流傳感抗磁干擾算法進行了深入的理論研究和實驗驗證。周秀等人[11]提出了一種雙層環形傳感器陣列拓撲結構，該方案通過將芯片內外層敏感軸反向放置來抵御干擾電流誤差，從而抗干擾測量。但該方法只適用與干擾源較遠的情況，當近距離干擾源存在時，該方法則大打折扣。Bazzocchi等人[12]提出了一種基于空間離散傅里葉變換的新算法，該算法能夠計算出串擾磁場存在時被測電流的大小，但只是在數值仿真方面得到了驗證，并沒有進行實驗。Weiss等人[13]在文獻[12]的基礎上對干擾源位置做了進一步的討論，并分析特定位置時干擾電流對估算結果的影響最小。Chan等人[14]使用了三傳感陣列算法測量電流，但僅僅是概念描述及仿真測試，并沒有做出樣機進行實驗驗證。
本文在前人的基礎上提出了一種直流大電流抗磁干擾的新算法，并通過數值模擬和有限元分析對該算法進行驗證，通過構建四個超越方程來計算被測電流，并且該算法還可以計算任意位置下的干擾電流。結果表明，當目標電流為100 A，干擾電流為900 A時，最大數值模擬誤差為2.74×10-7%，有限元誤差為2.381%。在實際測量過程中，測量誤差可以控制在3.5%以內，驗證了本文算法的有效性。
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作者信息：
權碩1，唐玥1，2，褚子揚1，沈悅1
（1.南京信息工程大學 自動化學院，江蘇 南京 210044；
2.無錫學院 物聯網工程學院，江蘇 無錫 214105）
