杜山 罗氏线圈
罗氏线圈工艺流程
罗氏线圈工艺流程
罗氏线圈是一种用于电感元件的制造工艺,其主要用于电子产品的制造和组装中。
它可以用于电源、滤波、电压调节和信号传输等方面,广泛应用于电视机、广播机、电脑等电子设备中。
下面就是罗氏线圈制造的工艺流程。
首先,准备材料。
罗氏线圈制造的材料主要包括导线、绝缘层和外壳材料。
导线一般选择优质的铜线,绝缘层可以选择塑料、电纸、胶粘带等,外壳材料可以选择金属或塑料。
接着,制作导线。
将铜线经过拉拔和拉丝等工艺处理,使其达到所需的直径和长度。
然后,使用机器或手工将导线绕成所需的线圈形状,根据线圈的用途和要求,可以选择不同的绕线方式。
接下来,绝缘处理。
将绝缘层材料铺在线圈表面,以保护导线不受外界环境的干扰或短路。
绝缘层可以通过机器辅助或人工一层一层地贴在线圈上。
然后,外壳制造。
根据线圈的设计需求,选择合适的外壳材料,并使用冲压机或注塑机等设备将外壳加工成所需形状和尺寸。
接着,组装。
将绝缘处理完成的线圈放入外壳中,并进行定位和固定。
在此过程中,还可以添加其他元件或部件,如引线、插头和连接器等。
最后,测试和检验。
对制造好的罗氏线圈进行严格的测试和检
验,确保其性能符合设计要求。
常见的测试方法包括电阻测试、电感测试、耐压测试和耐温测试等。
这就是罗氏线圈的制造工艺流程。
该工艺流程涵盖了从材料准备到最终产品组装的所有步骤,每个步骤都需要精确操作和严格控制。
只有在每个环节都保持高质量的生产和检验,才能制造出高品质的罗氏线圈,以满足客户的需求。
罗氏线圈计算
罗氏线圈计算摘要:1.罗氏线圈简介2.罗氏线圈计算方法3.罗氏线圈计算举例4.罗氏线圈在实际应用中的优势和局限性正文:罗氏线圈,又称罗氏圆环,是一种在电磁学中广泛应用的元件。
它由一个圆环和其内部的磁性物质组成,通常用于测量电流、电压等。
罗氏线圈的计算主要包括以下几个方面:1.罗氏线圈简介罗氏线圈,英文名为Rogowski coil,是一种广泛应用于电磁学中的元件。
它主要用于测量电流、电压等,具有响应速度快、灵敏度高等优点。
罗氏线圈由一个圆环和其内部的磁性物质组成,可以通过改变磁性物质的位置和数量来调整线圈的灵敏度。
2.罗氏线圈计算方法罗氏线圈的计算主要包括以下几个方面:(1) 计算线圈的匝数线圈的匝数是指线圈中包含的圈数。
通常情况下,线圈的匝数越多,其感应电动势越大,但线圈的体积也会相应增大。
因此,在实际应用中需要根据具体需求来选择合适的匝数。
(2) 计算线圈的面积线圈的面积是指线圈所包围的平面区域的面积。
线圈的面积越大,其感应电动势越大,但线圈的体积也会相应增大。
因此,在实际应用中需要根据具体需求来选择合适的面积。
(3) 计算线圈的长度线圈的长度是指线圈中心轴线的长度。
线圈的长度越长,其感应电动势越大,但线圈的体积也会相应增大。
因此,在实际应用中需要根据具体需求来选择合适的长度。
3.罗氏线圈计算举例假设我们需要设计一个罗氏线圈,用于测量10A的电流。
根据罗氏线圈的计算方法,我们可以进行如下计算:(1) 计算线圈的匝数假设我们选择线圈的匝数为100圈。
(2) 计算线圈的面积假设我们选择线圈的面积为10cm。
(3) 计算线圈的长度假设我们选择线圈的长度为10cm。
4.罗氏线圈在实际应用中的优势和局限性罗氏线圈在实际应用中具有以下优势:(1) 响应速度快:罗氏线圈的感应电动势与电流成正比,因此其响应速度非常快。
(2) 灵敏度高:罗氏线圈的灵敏度非常高,可以精确测量电流和电压。
(3) 体积小:罗氏线圈的体积相对较小,便于安装和携带。
罗氏线圈在有源滤波中的应用
罗氏线圈在有源滤波中的应用
1引言
非线性负荷在电网中的大量应用,带来了一系列的谐波问题。
谐波主要危害包括:
增加电力设施负荷,降低系统功率因数,降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率,造成设备浪费、线路浪费和电能损失;
引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大,导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行;
谐波会改变保护继电器的动作特性,引起继电保护设施的误动作,造成继电保护等自动装置工作紊乱。
为了消除或减少电网中的谐波,人们提出了无源滤波和有源滤波的解决方案。
无源滤波(FC)主要是利用阻容元器件的LC谐振特性,对系统中的某一特定频率形成一个低阻通道,这个低阻通道与系统阻抗形成并联分流关系,让谐波成份从滤波系统中流过,达到对系统滤波的作用。
有源滤波(APF)
则是利用现代电力电子器件主动产生一个与系统谐波大小相等相位相反的谐波,以“抵消”系统产生的谐波。
图1 有源滤波原理图
在图1的有源滤波原理图中可以看到,测量负载电流并输入到电流跟踪控制电路是有源滤波的关键环节,测量的精度和响应时间会直接影响滤波的效果。
2工程难题
有源滤波的应用行业包括电解电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商。
电流罗氏线圈
电流罗氏线圈
电流罗氏线圈(Rogowski Coil)是一种用于测量大电流的传感器,广泛应用于电力系统、科研、工业等领域。
它主要由一个在非铁磁性材料上均匀缠绕的环形线圈组成,具有无磁滞效应、几乎为零的相位误差、无磁饱和现象和极高的线性度等特点。
罗氏线圈的测量原理基于法拉第电磁感应定律,即当电流通过被测导线时,会在线圈中产生感应电动势。
线圈的输出信号是电流对时间的微分,通过对输出电压信号进行积分,可以真实还原输入电流。
这使得罗氏线圈能够测量从毫安级到上万安的电流范围。
罗氏线圈相较于传统电流测量装置具有以下优点:
1. 无饱和:罗氏线圈能够在极大的电流范围内保持线性输出,不会出现饱和现象。
2. 线性度好:罗氏线圈的输出信号与输入电流之间具有很高的线性关系,便于标定和计算。
3. 瞬态反应能力突出:罗氏线圈能够快速响应电流的变化,尤其适用于测量瞬态冲击电流。
总之,罗氏线圈也有其局限性,如对高频电流的测量存在一定的限制。
在实际应用中,可以通过填充高磁导率的柔性磁芯骨架、采用谐振抑制电路等方法来提高罗氏线圈的性能。
设计罗氏线圈
传统罗氏线圈传感器的制作罗氏线圈传感器由罗氏线圈和对其输出电压进行处理的放大积分电路组成。
1罗氏线圈设计罗氏线圈是一种空心环形的线圈,有柔性和硬性两种,可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。
其设计基本原理如图:图2 罗氏线圈结构图罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场,强度为H,由安培环路定律得:∮H·dl=I(t)由B=μH,e(t)=dΦ/dt,Ф=N∫B·dS,e(t)=M·di/dt,得:其截面为矩形时,互感系数MM=μ0Nhln(b/a)/2π上式中,H为线圈内部的磁场强度,B为线圈内部的磁感应强度,μ0为真空磁导率,N为线圈匝数,e(t)为线圈两端的感应电压,a, b分别为线圈横截面的内外径,h为截面高度。
由此可见,线圈一定时,M为定值,线圈的输出电压与di/dt成正比。
2放大积分电路设计原理若想准确还原测量的交流电流i , 必须加一个反相积分电路。
因罗氏线圈感应出的电压很小, 为了放大该感应电压,须在积分器前面加一放大电路。
积分是一个非常重要的环节,被还原的信号非常小, 为方便测量, 先将信号放大再积分,这样一方面可以增大还原信号, 另一方面,电容的存在可以过滤掉不必要的干扰[8]。
基本放大积分电路设计如图3:通过对罗氏线圈感应电压的放大和积分处理,可还原出所测量的交流电流。
比例放大器的放大倍数K=-12R R -,积分放大器的积分时间常数τ=3R C 。
3,综合设计 有I t U o τKM )(=。
取a=60mm ,b=30mm ,h=20mm ,N=1500,则可算得M=4.2uh 。
取R1=5k ,R2=500K,R3=20K,C=1mF 。
综上可得I t U o 710*21)(-=当I=50KA 时,o U =105MV 图3 基本放大积分电路设计。
罗氏线圈CP9000LF系列
1
600 6000 2
1
CP9121LF
5
0.5 1.2k 12k 2
1
CP9301LF
2
0.2
3k
30k 1
0.5
CP9601LF1Fra bibliotek0.1
6k
60k 1
0.5
0.45 0.23 0.15 0.1 0.08 0.07 0.07
<0.85° 0.015 0.25
<0.5° 0.03 0.5
<0.35° 0.1 1.2
1
深圳市优测科技有限公司
一、产品特点
线圈轻巧柔软且可以自由插拔,可以探测到许多硬制探头无法达到的地方,轻而易举的实现与被测
对象连接; 插入损耗几乎为零,仅为几个皮亨,对被测对象近乎为零的干扰; 标准的 BNC 输出接口,很方便实现与示波器,数据采集器,数字电压表等连接,观测电流波形; 9V 电池供电或者外部 12V DC 电源供电,使用更加灵活方便; 过流报警功能,更具人性化设计; 探头环和连接线长度可以根据客户要求定制,满足特殊场合测试要求。
四、产品及附件说明 4.1 产品说明
1)信号输出接口:BNC 标准接口,通过标配 BNC 连接线可接任何厂家示波器等。 2)电源指示灯:通电后,该指示灯亮为绿色。 3)低电池报警指示灯:电池电压低后,该指示灯亮为红色,提示更换电池。 4)电源开关:控制电源开和关。 5)H 档位指示灯:大电流档位指示灯。 6)L 档位指示灯:小电流档位指示灯。 7)量程选择按键:实现 H 和 L 量程的切换。 8)连接线:探头和控制盒连接,长度可定制。 9)柔性探头周长:典型值 700mm,长度可定制。 10)探头感应环本体直径:典型值:8mm。
罗氏线圈的工作原理及使用中应注意的问题
罗氏线圈的工作原理及使用中应注意的问题
罗氏线圈是一种用于产生强磁场的电器元件,其工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当通过罗氏线圈中的电流变化时,会产生一个磁场,该磁场会与罗氏线圈本身的匝数和电流成正比。
在使用罗氏线圈时,有几个问题需要注意:
1. 电流和电压:根据罗氏线圈的设计,合理选择电流和电压值,避免超过线圈承受范围,以免造成线圈的烧坏或其他损坏。
2. 冷却:罗氏线圈在工作过程中会产生大量的热量,需要进行有效的散热,以保证线圈和周围的其他设备不受过热影响。
常见的散热方式包括风冷和水冷等。
3. 线圈安装:罗氏线圈应正确安装孔或导杆上,以确保稳定性和准确性。
同时,应避免线圈与其他金属物体或磁体的直接接触,以避免产生误差或干扰。
4. 温度效应:罗氏线圈的输出信号可能会受到温度变化的影响。
在使用中,应注意环境温度的变化,并根据需要进行补偿或校准。
5. 磁场干扰:罗氏线圈对外部磁场非常敏感,特别是低频磁场。
在使用时,应尽量避免附近有强磁场或其他电磁干扰源,以免影响线圈的正常工作。
总之,使用罗氏线圈时应注意电流和电压、冷却、安装、温度效应及磁场干扰等问题,以确保线圈的正常运行和准确测量。
罗氏线圈的工作温度
罗氏线圈的工作温度
《罗氏线圈的工作温度》
罗氏线圈是一种常用于电子设备中的重要元件,其工作温度对于设备的性能和稳定性至关重要。
罗氏线圈通常由绝缘材料和导线组成,其工作温度取决于所选用的材料和设备的环境条件。
一般来说,罗氏线圈的工作温度范围在-40°C至125°C之间。
这个范围可以满足大多数设备在
不同环境下的工作要求。
在一些特殊的应用场合,罗氏线圈的工作温度甚至可以达到200°C以上,这需要选用特殊的耐高温材料,并且对线圈的外部保护也有更高的要求。
在实际应用中,设备设计人员需要根据具体的环境条件和使用要求来选择合适的罗氏线圈工作温度。
同时,为了确保线圈在工作时温度稳定,还需要注意线圈的散热设计和安装方式。
如果罗氏线圈在长时间内处于超过其额定工作温度的环境中,可能会导致线圈的性能下降甚至损坏,因此对于设备的可靠性和稳定性来说,合适的工作温度是非常重要的。
总的来说,罗氏线圈的工作温度是一个需要设计人员充分考虑的重要因素。
合适的工作温度范围可以保证设备的性能和稳定性,也能够延长线圈的使用寿命。
因此,在设计和选择罗氏线圈时,必须充分考虑设备的使用环境和工作温度需求,以确保其在实际应用中能够正常工作。
罗氏线圈工作原理
罗氏线圈工作原理罗氏线圈(Rogowski coil)是一种测量电流的无铁心传感器。
它由一个绕制成圆形或长方形的线圈组成,其原理是利用法拉第电磁感应现象。
该线圈通常由细导线制成,它相对于传统的电流互感器具有更快的响应速度、更大的带宽和更小的尺寸。
罗氏线圈的工作原理如下:1. 电流感应:当电流通过测量对象时,将在线圈中产生变化的磁场。
2. 法拉第电磁感应:根据法拉第电磁感应定律,磁场的变化将在线圈中产生电压。
3. 电压信号:由于线圈中的导线是细导线,它的电阻相对较小,因此电流感应引起的电压非常小。
4. 积分电路:为了获取可测量的电压信号,一般在罗氏线圈输出端通过一个积分电路进行电压信号的积分放大。
5. 电流测量:将罗氏线圈的输出连接到测量设备上,例如模拟电表、示波器或数字电表,可以直接测量到电流的值。
罗氏线圈的主要优点是无需电流互感器的铁芯和磁路,因此可以减小体积,提高响应速度,同时避免了铁芯带来的饱和效应和时间迟滞。
此外,罗氏线圈还具有较宽的频率带宽和线性度,能够测量较大的电流范围。
然而,罗氏线圈也存在一些限制。
首先,罗氏线圈的输出信号与电流的导数成正比,因此无法直接测量交流电流。
其次,在低频范围内,由于罗氏线圈的电压信号较小,需要使用较大增益的积分电路来增强信号,这可能会引入噪音。
为了提高罗氏线圈的性能,研究人员已经提出了多种改进方法,例如引入补偿电容来提高低频响应,优化线圈形状和尺寸来增加灵敏度,以及使用多个绕组来实现多通道测量等。
总结来说,罗氏线圈通过利用法拉第电磁感应现象,将电流转化为电压信号,并通过积分电路进行放大和处理,实现了对电流的测量。
这种传感器具有快速响应、大带宽和小尺寸的优点,适用于广泛的电流测量应用。
制作罗氏线圈注意事项
传统罗氏线圈传感器的制作罗氏线圈传感器由罗氏线圈和对其输出电压进行处理的放大积分电路组成。
1罗氏线圈设计罗氏线圈是一种空心环形的线圈,有柔性和硬性两种,可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。
其设计基本原理如图:图2 罗氏线圈结构图罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场,强度为H,由安培环路定律得:∮H·dl=I(t)由B=μH,e(t)=dΦ/dt,Ф=N∫B·dS,e(t)=M·di/dt,得:其截面为矩形时,互感系数MM=μ0Nhln(b/a)/2π上式中,H为线圈内部的磁场强度,B为线圈内部的磁感应强度,μ0为真空磁导率,N为线圈匝数,e(t)为线圈两端的感应电压,a, b分别为线圈横截面的内外径,h为截面高度。
由此可见,线圈一定时,M为定值,线圈的输出电压与di/dt成正比。
2放大积分电路设计原理若想准确还原测量的交流电流i , 必须加一个反相积分电路。
因罗氏线圈感应出的电压很小, 为了放大该感应电压,须在积分器前面加一放大电路。
积分是一个非常重要的环节,被还原的信号非常小, 为方便测量, 先将信号放大再积分,这样一方面可以增大还原信号, 另一方面,电容的存在可以过滤掉不必要的干扰[8]。
基本放大积分电路设计如图3:通过对罗氏线圈感应电压的放大和积分处理,可还原出所测量的交流电流。
比例放大器的放大倍数K=-12R R -,积分放大器的积分时间常数τ=3R C 。
3,综合设计 有I t U o τKM )(=。
取a=60mm ,b=30mm ,h=20mm ,N=1500,则可算得M=4.2uh 。
取R1=5k ,R2=500K,R3=20K,C=1mF 。
综上可得I t U o 710*21)(-=当I=50KA 时,o U =105MV罗氏线圈的相位误差主要包括两个部分:一是罗氏线圈本身不可能是完全理想的器件,由制造工艺、安装方式等等都会造成一定的相位误差。
无源积分器的罗氏线圈
无源积分器的罗氏线圈序号:1无源积分器的罗氏线圈无源积分器是一种电路元件,常用于模拟电路和信号处理领域。
它的设计基于罗氏线圈的原理和特性。
在本文中,我们将深入探讨无源积分器以及使用罗氏线圈的原因和优势。
2. 无源积分器的概念和原理无源积分器是一种电路,可以对信号进行积分。
它的工作原理基于电感元件的自感性和电容元件的电压关系。
在无源积分器中,通过将电感和电容连接在合适的方式下,可以实现信号的积分操作。
3. 罗氏线圈的特性与应用罗氏线圈是一种特殊的电感元件,具有多种特性和应用。
它是由一个螺线管组成的,通常用于产生磁场或测量电流。
罗氏线圈在电路设计中广泛应用,因为它具有高感应系数、低损耗和稳定的特性。
4. 无源积分器中的罗氏线圈在无源积分器中使用罗氏线圈的主要原因是其高感应系数。
罗氏线圈的感应系数决定了电感元件对电流变化的响应速度。
通过使用罗氏线圈作为无源积分器的电感元件,可以实现快速的信号积分操作。
5. 无源积分器的优势和应用领域无源积分器具有多种优势和广泛的应用领域。
它可以对连续信号进行积分,使信号的幅度随时间增加或减少。
无源积分器可以用于模拟电路的建模和仿真。
在信号处理和滤波器设计中,无源积分器也发挥着重要的作用。
6. 个人观点和总结对于无源积分器的罗氏线圈,我认为它是一种非常有价值的电路元件。
罗氏线圈作为电感元件具有许多优秀的特性,包括高感应系数、低损耗和稳定性。
它在无源积分器中的应用使得积分操作更加高效和精确。
通过学习无源积分器和罗氏线圈的原理和应用,我们可以更深入地理解模拟电路中的信号处理和滤波器设计。
在本文中,我们通过深入探讨了无源积分器的概念和原理,以及使用罗氏线圈的原因和优势。
我们也提到了无源积分器的应用领域和个人观点。
通过这些内容,我希望能够帮助你更全面、深刻地理解无源积分器和罗氏线圈在电路设计中的重要性和作用。
(字数:约418字)根据上述内容,我将继续扩展有关无源积分器的应用领域,并结合个人观点进行总结与分析:1. 无源积分器的应用领域:a. 视频信号处理:无源积分器可以用于视频信号的处理和增强。
罗氏线圈 开合式
罗氏线圈开合式
罗氏线圈是一种用于产生磁场的装置,通常由一根绕有导线的圆柱形磁芯组成。
开合式罗氏线圈是一种可以改变磁场产生方式的线圈,也就是可以控制罗氏线圈的开合程度,从而调节磁场的强度和方向。
开合式罗氏线圈通常由两个部分组成,一个是固定在磁芯上的导线圈,另一个是可以移动的导线圈。
通过改变移动导线圈的位置,可以改变线圈的开合程度,从而控制磁场的产生方式。
这种线圈通常用于实验室中的磁场实验或磁场传感器等领域。
总的来说,开合式罗氏线圈具有灵活性高、易于控制磁场强度的特点,在一些特定的应用领域中有着重要的作用。
罗氏线圈比差测试
罗氏线圈比差测试全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:罗氏线圈是一种广泛应用于电子电路和电磁学领域的元件,它常常用于产生和感应磁场。
在实际应用中,我们经常需要对罗氏线圈进行比差测试,以确保其性能达到所需的标准。
本文将介绍罗氏线圈比差测试的原理、方法以及意义。
罗氏线圈比差测试是通过比较两个或多个罗氏线圈之间的电学参数来评估它们之间的差异。
这些电学参数包括电感值、串联电阻、并联电容等。
通过比较这些参数,我们可以了解罗氏线圈之间的制造差异或性能差异,从而判断它们是否符合要求。
在进行罗氏线圈比差测试之前,我们需要准备一些测试设备和工具,如万用表、LCR 电桥、信号源等。
还需要建立一个具有稳定电源和地线的测试环境。
接下来,我们将介绍具体的比差测试方法:1. 电感值测试:通过将待测试的罗氏线圈连接到LCR 电桥上,可以快速、准确地测量其电感值。
通过比较多个罗氏线圈的电感值,我们可以了解它们之间的差异程度。
3. 并联电容测试:有些罗氏线圈内部会存在一定的电容元件,通过将待测试的罗氏线圈连接到信号源和示波器上,可以检测并联电容的大小。
比较多个罗氏线圈的并联电容值,可以发现其差异。
通过以上方法进行罗氏线圈比差测试,我们可以得到各种电学参数的数据,并通过分析这些数据来判断罗氏线圈之间的性能差异。
如果发现某个罗氏线圈与其他罗氏线圈有较大差异,可能需要进一步调整其制造工艺或选择其他材料,以提高其性能和稳定性。
进行罗氏线圈比差测试的意义在于确保产品质量和稳定性。
只有通过比差测试,我们才能及时发现罗氏线圈之间的差异,并采取相应的措施来保证其性能达到要求。
罗氏线圈比差测试是一项非常重要的工作,值得我们认真对待和重视。
罗氏线圈比差测试是评估罗氏线圈性能的重要手段之一,通过比较不同罗氏线圈之间的电学参数,我们可以及时发现并解决潜在的质量问题。
希望通过本文的介绍,读者能够更加深入了解罗氏线圈比差测试的原理、方法和意义,从而提升工作效率和产品质量。
罗氏线圈的作用
罗氏线圈的作用罗氏线圈啊,这玩意儿可真是个神奇的东西呢!你想想看,它就像是电力世界里的一个小侦探,专门负责探测那些电流的秘密。
咱平常生活里用的电,那电流就像一群调皮的小孩子,到处乱跑。
罗氏线圈呢,就能把这些小家伙的行踪给摸得清清楚楚。
它不用和电流直接接触,就这么远远地看着,就能知道电流的大小和方向,厉害吧?比如说,在一些大型的电力设备里,罗氏线圈就像一个默默守护的卫士。
它时刻关注着电流的一举一动,一旦发现有什么异常,马上就发出信号。
这就好比你家里有个超级警觉的小狗,只要有陌生人靠近,它就汪汪叫提醒你。
而且啊,罗氏线圈还特别皮实耐用。
不管是高温还是低温,不管是潮湿还是干燥,它都能稳稳地工作,一点儿也不娇气。
这可不像有些东西,稍微环境差点就不行了。
它的精度还很高呢!就像一个神枪手,指哪打哪,绝不含糊。
这样一来,我们就能得到非常准确的电流信息,这对于保证电力系统的安全稳定运行可太重要啦!要是没有它,那电流出了问题我们都不知道,那不就乱套了吗?再想想那些工厂里的大型机器,要是没有罗氏线圈帮忙监控电流,万一哪天电流出了问题,机器突然停了,那得造成多大的损失啊!罗氏线圈就像是给这些机器装上了一双敏锐的眼睛,让它们能时刻保持良好的状态。
还有啊,在一些科研项目中,罗氏线圈也是大显身手呢!科学家们用它来测量各种复杂的电流现象,为科学研究提供了重要的数据支持。
它就像是一个默默无闻的幕后英雄,虽然不被大家所熟知,但却发挥着巨大的作用。
你说,罗氏线圈是不是很了不起?它虽然看起来不起眼,但却在电力领域有着不可或缺的地位。
它就像一个低调的高手,不声不响地守护着我们的电力世界。
所以啊,可别小看了这个小小的罗氏线圈,它的作用可大着呢!没有它,我们的生活可能都会变得不一样啦!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
罗氏线圈简介
Rogowski线圈(洛氏线圈)又叫电流测量线圈、微分电流传感器,是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。
输出信号是电流对时间的微分。
通过一个对输出的电压信号进行积分的电路,就可以真实还原输入电流。
该线圈具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点,故其可应用于继电保护,可控硅整流,变频调速,电阻焊等信号严重畸变以及电炉、短路测试、雷电信号采集等大电流的场合。
本产品配合积分器提供的香蕉形插头、BNC接头,能够方便接入采集板卡、示波器和万用表等测量仪器。
∙适用于毫安到兆安范围的电流测试∙良好的线性度∙带宽范围大∙无二次开路危险∙过电流能力强∙不易受外界电磁干扰∙低功耗∙重量轻∙Rogowski Coil线圈命名后: 沃尔特罗柯夫斯基,是一个电动装置测量交流电或高速电流脉冲。
它是一个空芯线圈,穿在直导体的电流上是测量作业。
其输出的罗柯夫斯基线圈通常是连接到一个积分电路,以提供一个输出信号,即是成正比的电流。
目录∙罗氏线圈优点∙罗氏线圈电流互感器∙罗氏线圈技术参数罗氏线圈优点∙罗柯夫斯基线圈超过其他类型的电流互感器。
由于罗柯夫斯基线圈有一个空芯,而不是一个铁芯,它具有低电感,并能顺应瞬息万变的电流。
无二次开路危险;可测量不规则导体;.安装方便,无须破坏导体;此外,因为它没有铁芯饱和,它是高线性度,甚至承受更大电流,例如:那些用在电力传输,焊接,或脉冲功率应用。
一个正确的形成罗柯夫斯基线圈,和同样距离的绕组,在很大程度上是免疫电磁干扰。
罗氏线圈电流互感器∙罗氏线圈电流互感器采用柔性电流传感器(Rogowski线圈电流传感器)作为采集电流传感器,可以测量频率几赫兹到1M,从几安培到几百千安培。
其具有极佳的瞬态跟踪能力,可以用于测量尺寸很大或形状不规则的导体电流。
广泛应用在传统测量电流的CT无法正常使用的大电流的测量。
罗氏线圈技术参数∙・输入:500A~300KA;・输出:0~4V,0~1V 也可以变送器式输出标准信号4~20mA;・精度: 0.2 0.5;・频率:20Hz~1MHz;・隔离耐压:3500V;。
罗氏线圈 电压电流
罗氏线圈电压电流
罗氏线圈可以用来测量电流,其原理是基于法拉第电磁感应定律和安培环路定律。
当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场,线圈两端的感应电压与被测电流的微分成正比。
关于罗氏线圈的电压和电流,输出电压Uout=Mdi/dt,这里的M为线圈的互感系数,di/dt则为电流对时间的变化率。
因此,罗氏线圈的输出电压与被测电流的微分成正比,只要将其输出经过积分器,即可得到与一次电流成正比的输出电压。
此外,在测量交流电流时,导体中流过的交流电流会在导体周围产生一个交替变化的磁场,从而在线圈中感应出一个与电流变比成比例的交流电压信号。
这个交流电压信号经过积分后可以得到一个与一次电流成正比的输出电压信号,这个信号可以准确地再现被测量电流信号的波形。
总之,罗氏线圈的输出电压与被测电流的微分成正比,其测量范围广、精度高、响应速度快、不会饱和,特别适用于交流尤其是高频大电流的实时测量。
如需获取更多关于罗氏线圈的信息,建议咨询专业人士或查阅相关技术手册。
罗氏线圈——精选推荐
柔性输电技术----罗氏线圈摘要:一、柔性输电技术:1、我国电力系统的特点2、主要问题3、发展趋势4、关键技术二、电力电子技术的进步与柔性交流输电技术的换代发展三、罗氏线圈1、背景长期以来,具有铁芯的电磁式电流互感器在继电保护和电流测量中一直占主导地位。
随着电力行业电压、电流等级的增大及测量向自动化、智能化方向转变,传统的电流互感器已经不能满足电力测量的需要。
随着电力电子技术的发展和微机的普及,在电力保护和电力测量中,测量控制部分的能量流与信息流分离,因而监测设备不需要高功率输出的电流互感器。
另外,随着变电综合自动化和配电自动化的应用,要求开发出具有测量、保护、通讯能力为一体的电流互感器。
于是迫切需要研制新型电流互感器来替代目前使用的传统电流互感器。
罗氏线圈便具有这样的一种新型电流互感器,由于本身结构特点和在电力测量中变现的优点,而受到广发的关注。
智能变电站用于传变高压侧电流、电压信号的新型式互感器主要有电子式电流、电压互感器和光学电流、电压互感器。
目前我国智能变电站使用的电子式电流互感器主要是基于罗氏线圈的电流互感器和基于电容分压、电抗分压、电阻分压方法的电子式电压互感器。
本文主要讲述罗氏线圈原理电子式电流互感器。
2、与传统的电流互感器比较:传统电磁式互感器具有在线性范围内测量准确度高、制作工艺成熟、实验校验规范、国家标准可以依据等优势,在很长的时间内适应了电力系统测量要求。
但是存在如下问题:体积大、成本高,结构复杂,采用变压器油绝缘的互感器还存在爆炸危险;因采用铁磁材料和复杂的线圈绕组,频带窄;测量电流很大时,铁芯会产生磁饱和,测量波形严重畸变,动态范围小。
传统互感器的输出信号不能直接和微机相连,难以适应电力系统自动化、数字化发展的趋势。
传统电流互感器二次侧直接与负载和电流表连接,相当于运行在变压器的短路状态,一旦开路,二次侧开路会引起很高的电压,所以使用中不允许开路。
电磁式互感器都有一定的额定容量,从电力网中消耗功率,成为系统的负载,存在负荷分担问题;传统电流互感器中有很多复杂的电容电感原件,在一定情况下会出现铁磁谐振,导致线路中产生过电流,烧毁设备,因此安全性差。
罗氏线圈应用场合
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罗氏线圈应用场合(大纲)一、罗氏线圈概述1.1罗氏线圈的定义1.2罗氏线圈的原理1.3罗氏线圈的分类二、罗氏线圈在电力系统的应用2.1发电机励磁系统2.1.1励磁电流测量2.1.2励磁电压测量2.2变压器2.2.1空载电流测量2.2.2负载电流测量2.3电力线路2.3.1线路电流测量2.3.2线路故障检测三、罗氏线圈在工业控制领域的应用3.1电动机3.1.1起动电流测量3.1.2运行电流测量3.2电力电子设备3.2.1整流器3.2.2逆变器3.3自动化控制系统3.3.1过程控制3.3.2电机调速四、罗氏线圈在科研与教学领域的应用4.1电磁场研究4.1.1磁场测量4.1.2电磁兼容性测试4.2教学实验4.2.1电路实验4.2.2电磁学实验五、罗氏线圈在新能源领域的应用5.1风力发电5.1.1发电机电流测量5.1.2变流器电流测量5.2太阳能发电5.2.1电池板电流测量5.2.2逆变器电流测量六、罗氏线圈在其他领域的应用6.1交通领域6.1.1地铁牵引电流测量6.1.2高铁牵引电流测量6.2冶金领域6.2.1电炉电流测量6.2.2电镀电流测量一、罗氏线圈概述罗氏线圈是一种重要的电磁元件,广泛应用于电力、电子、通信等领域。
设计罗氏线圈
传统罗氏线圈传感器的制作罗氏线圈传感器由罗氏线圈和对其输出电压进行处理的放大积分电路组成。
1罗氏线圈设计罗氏线圈是一种空心环形的线圈,有柔性和硬性两种,可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。
其设计基本原理如图:图2 罗氏线圈结构图罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场,强度为H,由安培环路定律得:∮H·dl=I(t)由B=μH,e(t)=dΦ/dt,Ф=N∫B·dS,e(t)=M·di/dt,得:其截面为矩形时,互感系数MM=μ0Nhln(b/a)/2π上式中,H为线圈内部的磁场强度,B为线圈内部的磁感应强度,μ0为真空磁导率,N为线圈匝数,e(t)为线圈两端的感应电压,a, b分别为线圈横截面的内外径,h为截面高度。
由此可见,线圈一定时,M为定值,线圈的输出电压与di/dt成正比。
2放大积分电路设计原理若想准确还原测量的交流电流i , 必须加一个反相积分电路。
因罗氏线圈感应出的电压很小, 为了放大该感应电压,须在积分器前面加一放大电路。
积分是一个非常重要的环节,被还原的信号非常小, 为方便测量, 先将信号放大再积分,这样一方面可以增大还原信号, 另一方面,电容的存在可以过滤掉不必要的干扰[8]。
基本放大积分电路设计如图3:通过对罗氏线圈感应电压的放大和积分处理,可还原出所测量的交流电流。
比例放大器的放大倍数K=-12R R -,积分放大器的积分时间常数τ=3R C 。
3,综合设计 有I t U o τKM )(=。
取a=60mm ,b=30mm ,h=20mm ,N=1500,则可算得M=4.2uh 。
取R1=5k ,R2=500K,R3=20K,C=1mF 。
综上可得I t U o 710*21)(-=当I=50KA 时,o U =105MV 图3 基本放大积分电路设计。
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Integrated Switch Current Sensor for Shortcircuit Protection and Current Control of 1.7-kV SiCMOSFET ModulesJun Wang, Zhiyu Shen, Rolando Burgos, Dushan BoroyevichCenter for Power Electronics SystemsVirginia Polytechnic Institute and StateBlacksburg, VA 24061, USAjunwang@Abstract—This paper presents design and implementations ofa switch current sensor based on Rogowski coils. The currentsensor is designed to address the issue of using desaturationcircuit to protect the SiC MOSFET during shortcircuit.Specifications are given to meet the application requirement forSiC MOSFETs. It is also designed for high accuracy and highbandwidth for converter current control. PCB-based windingand shielding layout is proposed to minimize the noises caused bythe high dv/dt at switching. The coil on PCB are modeled byimpedance measurement, thus the bandwidth of coil iscalculated. At the end, various test results are demonstrated tovalidate the great performance of the switch current sensor.Keywords—current sensing; Rogowski; SiC MOSFET;shortcircuit; current controlI.I NTRODUCTIONSiC MOSFET, as a wide-bandgap device, has superiorperformance for its high breakdown electric field, low on-stateresistance, fast switching speed and high working temperature[1]. High switching speed enables high switching frequency,which improves the power density of high power converters.The gradual cost reduction and packaging advancement bring apromising trend of replacing the conventional Si IGBTs withSiC MOSFET modules in high power applications.Shortcircuit protection is one of the major challenges preventing this from happening. [2] analyzed the necessity of introducing new shortcircuit protection method for SiC MOSFET, compared to the conventional desaturation (DeSat) method. The main reason is about the different characteristics between MOSFET and IGBT. Fig. 1 shows the output charac-teristics of specific commercial Si IGBT and SiC MOSFET modules with the same voltage (1700V) and current ratings (225A@~100°C). The IGBT curves present a “hard” turning point between the transistor’s saturation and linear region. The current almost doesn’t increase and the voltage rises dramatically. The junction temperature of the IGBT doesn’t cast too much influence on the current difference for a given collector-emitter voltage V CE. All those characteristics make the “DeSat” perfectly suit for the IGBT shortcircuit protection. When shortcircuit occurs, the collector current rises very quickly and reaches its saturation value, where the V CE hits the protection threshold value (“Fault detection” in the Fig.1). Despite that a delay t d always exists between the fault detection and the time when fault current is under control, the IGBT current is maintained and doesn’t become higher. The IGBT device is usually designed to be able to withstand high shortcircuit current for 10~15 ȝs, which is sufficient for the device to turn off safely. Sensing errors may be induced by the junction temperature variation, but they are tolerable and not large enough to cause false triggering of the protection.On the other hand, the output characteristics of the SiC MOSFET are “softer” in a wide current region. Fig.1 shows that the current keeps rising as the drain current I C and drain-source voltage V DS are at high values. In the time domain, in Fig.2, during the DeSat protection delay t d, the MOSFET drain current will increase dramatically at shortcircuit. The accumulated energy on the SiC MOSFET will extensivelyThis work was supported by the Office of Naval Research (ONR)Fig. 1. Output characteristics comparison: Si IGBT vs. SiC MOSFET Fig. 2. Principle shortcircuit current comparison: Si IGBT vs. SiC MOSFET978-1-5090-0737-0/16/$31.00 ©2016 IEEEexceed that of the IGBTs. Accordingly the MOSFET may not survive for a long delay time. The DeSat requires blanking time to ensure that the device has been fully turned on. The ringing at the fast turn-on of SiC MOSFETs demands even longer blanking time than the Si IGBTs, which further extends the delay time t d, and thus elevate the current peak at shortcircuit. The temperature dependency of the MOSFET output characteristics is another issue presented in Fig.1, which indicates significant current threshold variation with a fixed V DS at different converter conditions. This may lead to ineffective protection at the start-up of the converter. Last but not the least, the parasitic capacitance of the DeSat blocking diode can bring high ringing current to the circuit when the device is switching at very high dv/dt.The abovementioned analysis shows that DeSat protectionmeasurement of the device current can be a better solution as long as the switch current sensor can provide large enough bandwidth (BW), low response delay and fair accuracy. Rogowski coil used as a switch current sensor was implemented as early as 1990s [3] for motor drive phase current sensing, where the main switching devices were Si IGBTs. It was also used for current sharing of paralleled IGBTs and demonstrated good performance [4]. However, the switch current sensor was not widely adopted for Si IGBT shortcircuit protection as the DeSat is a simpler and more cost-effective solution. [2][5] shows an implementation where Rogowski coil-based switch current sensor is used for shortcircuit protection of the SiC MOSFET modules. In this paper, the sensor is integrated together with gate driver on the same board.This paper also designs the sensor for high accuracy targeting at current control. As shown in Fig.3, fundamentally, the switch current carries all necessary information for inductor current control of a general converter. In the analog peak-current mode control, i S2 carries the ramp information of the inductor current for the touch-and-switch-off action. This is particularly useful for the control method proposed in [6]-[8]. In the digital average-current mode, the averaged inductor current is obtained by sampling at the middle point of on-state of either i S1 or i S2. [3] shows an op-amp adder circuit to directly generate the analog inductor current. Therefore, the switch current provide more than enough information for current control. The excessive information can be used as sensor redundancy where higher reliability is brought. In medium voltage applications where Power Electronics Building Block (PEBB) based converters or multilevel converter are wide used [9][10], switch current sensor can ease the diagnostics of damaged device, or help monitoring abnormal devices. However, challenges do exist mainly due to the high dv/dt and the non-ideal performance of the integrator. The solutions and results are presented in this paper.II.R EQUIREMENT,S PECIFICATIONS,F UNDAMENTALS, ANDC HALLENGES OF THE C URRENT S ENSORA.Requirement and specificationsIn order to sense currents for different purposes regarding the SiC MOSFET modules, Fig.4 shows the different requirements in the aspects of range, response delay, bandwidth, accuracy, di/dt, and sensor density. Shortcircuit protection requires the highest measurement range. The relatively high BW, di/dt and short response delay are also necessary to achieve fast protection. Further, protection sensor can tolerate 10% inaccurate error in practical applications. The sensor for current control requires higher accuracy than the protective one, but in other aspects the latter should have Fig. 4. Performance comparison of current measurement solutionsFig. 5. Specifications of the switch current sensorFig. 3. Current sensing for converter controlsuperior performances. The current probe for test andvalidation requires the highest performances in almost all the respects. In terms of the sensor density, a commercial Rogowski probe has a value of 20 A/inch3, which is too low tobe affordable for a power converter. In this design it is required a density of 1000 A/inch3 for the protection and control sensor, which brings higher converter power density.Combining the requirement for both the shortcircuit protection and converter control, the specifications of the current sensor in this paper is defined as in Fig.5. By sacrificing the performance in response delay, BW, accuracy, di/dt, the switch current sensor is able to be integrated into a gate driver board when still meeting all the requirements.B.FundamentalsThe switch current sensor basically comprise of a Rogowski coil and an integrator. The Rogowski coil serves as a differentiator that generates di/dt value of the sensed current, scaled by a factor of the mutual inductance between the sensed busbar and the coil. The integrator work together with the coil to convert the di/dt information back to the current information. Either passive or active integrator can be selected [11], and in general the latter one has higher BW but requests more complex circuity. In reality an ideal integrator with infinite gain at zero frequency does not exist. The operation waveforms of the switch current sensor illustrate the phenomenon in Fig.6. The red waveform is the drain current i D and the green one is the sensor output without a reset circuit. At steady state the mean value of the green waveform will be a finite constant due to the non-ideal integrator, which is usually designed to be zero as a commercial Rogowski probe does. The green waveform cannot be used for either protection or control because the real amplitude of the drain current cannot be correctly sensed. To resolve the problem, a reset switch is added to the integrator to reset the output to zero when the SiC MOSFET is switched off, shown in the blue waveform. Eventually the switch current sensor can sense pulsating current with correct amplitude. The ideal transfer gain from the sensed current to the sensor output voltage is given in (1).G SENSOR=M/ (R i1·C f ) (1) C.ChallengesThe main challenges in this design work for a high-accuracy high-BW switch current sensor include the non-ideal performance of the integrator and the noise immunity at high dv/dt. The first challenge is illustrated as in Fig.8. With the reset switch added to the integrator, the ideal sensor output should be the same as the blue waveform, though, in practice, it will be a non-zero offset voltage during the off-state of the SiC MOSFET. This is caused by the bias current and the offset voltage of the non-ideal operational amplifier (Op-Amp) (Left, Fig.8). The offset value is determined by the R i1, R i2 and R f. Most of the Op-Amp is designed to have trivial bias current mismatch between the inverting and non-inverting terminals, nonetheless, the offset voltage V OS is inevitably about 10 mV.Fig. 6. Fundamentals of the switch current sensor Fig. 8. Non-ideal integrator and compensation circuitFig. 9. Dv/dt issue of the switch current sensorFig. 10. Shield path to bypass the common-mode noise微不足道的The offset voltage will be scaled by R f /R i 2, giving a few volts offset or even saturation at the output.This issue can be resolved by a basic offset compensation circuit shown in the right-hand side of the figure. Even with both reset switch and the offset compensation, the integration capacitor can still be slowly discharged by the R f or any Op-Amp load resistors. The R f can be neither overlarge to make the offset compensation difficult, nor oversmall to discharge C f very fast. The output waveform with quickly discharged C f is depicted as the green waveform in Fig.8. As a result, for a given design parameter, there will be limitation for the maximum length of an on-state switching pulse of a PWM circuit, which is usually a limit for the switching period. The fast switching speed of the medium-voltage SiC MOSFET brings the other challenge. Fig. 9 shows the principle circuit diagram of the high-side switch current sensor. The positive busbar is usually the high-side device terminal that can be implemented with Rogowski coils. The ground of the sensing circuit has to be connected to the source of the SiC MOSFET to turn-off the device with the shortest delay as soon as a shortcircuit occurs. The switching v DS is placed on the parasitic coupling capacitance between the sensed busbar and sensor ground, thus a common-mode current (CM) will flow through the signal and the ground traces. The maximum dv/dt can reach as high as 30 V/ns. With a 2-pF coupling capacitance, the noise current can be as high as 60 mA with frequency at megahertz. When this current flow through theasymmetric signal and ground traces (both with winding inductance), a differential noise voltage will be generated at the input of the integrator, so that the accuracy will be reduced. To overcome this challenge, a PCB-based shield is implemented as shown in Fig.10 to bypass most of the noise current through the shield trace. The coupling capacitance C CP between the sensed busbar and the Rogowski coil is simulated to be reduced by 96%. However, this solution brings about another issue that the added coupling capacitance between the shield and the coil will generate another resonant frequency that decrease the BW of the current sensor.III. L AYOUT D ESIGN AND L IMITATIONS OF THE S ENSORS A. Layout designThe layout of the Rogowski coils is designed on a 6-layer PCB as shown in Fig.11. The top and bottom layer are used to construct the shield. Numerous single ended vias are placed from the top to the bottom layer to form a shield wall without creating eddy current loops, which can be observed in Fig.12. The winding are designed in the four internal layers. The second layer and the fifth is used to construct the multi-turn windings and the third and the forth layer are used to form the single-turn compensation winding.Fig. 11. Rogowski coil design on 6-layer PCBFig. 12. Final layout of the Rogowski coils with shieldFig. 13. 3D-layout of the gate driver board with integrated sensorsFig. 14. Prototype of the gate driver board with integrated sensorsFig.13 shows the 3D layout of the gate driver board with a clear overview of the installation through holes and the signal processing components. In Fig.14, the power supplies, driver IC and the FPGA layout are also presented in addition to the sensor signal processing components, which includes the Op-Amps, comparators, reset switch. ADC and DAC convertersfor control purposes are included as well. The principle circuit diagram of the ADC and DAC has been shown in Fig. 10. The ADC is used to convert the analog sensor output to a digital signal for digital control. The DAC is used to generate an analog reference for the peak-current mode control as depicted in Fig.3.The design actually integrates two Rogowski probes into one gate driver board, extending its accurate measurement range to pulsating current with DC offset. As shown in Fig.15, more than 50x improvement of the sensor density has been achieved. The cost is also reduced due to the shared PCB by both the gate driver and the sensor.B. LimitationsThe switch current sensor hold two main application limitations because of its fundamentals. Firstly, the sensor cannot correctly measure device currents without periodical off-state that should be longer than minimum length. The length is determined by the dead-time and the reset constant of the integrator. For applications where the device is not switching but the current flowing through it is still pulsating, the switching current sensor possibly works. Secondly, because of the discharge of the integration capacitor, the sensor accuracy cannot be guaranteed if the conduction-state pulse exceed the maximum length. This behavior usually limits the minimum switching frequency when implementing the switch current sensor, which in this case is designed to be 500 Hz.IV. E XPERIMENTAL V ALIDATIONSA. Impedance measurement for BW estimationEquivalent circuit models of the Rogowski coil with and without the shield path are shown in Fig.16 and Fig.17. All the component parameters are measured and calculated with an impedance analyzer. Then the bode plot of the transfer impedance from i D to v O are shown in Fig.18 and Fig.19 with different damping resistance R D . In Fig.18, it can be observed that the shield reduces the first resonant frequency from 63.1 MHz to 42.8 MHz mainly because of the induced parasiticFig. 15. Current sensor density improvementFig. 16. Equivalent circuit model of the Rogowski coil without shieldFig. 17. Equivalent circuit model of the Rogowski coil with shieldFig. 18. Transfer impedance from i D to v O , with R D openFig. 19. Transfer impedance from i D to v O , with R D =200 ȍcapacitance C W-SH from winding to shield. Fig.19 shows what with proper damping, the resonant peaks are reduced but the gain at 1 MHz is good with +20 dB/dec slope and without phase delay.B.Sensor performance testThe sensor performance has been validated in various tests. Fig.20 shows the sensor performance at a 5-pulse test measuring SiC MOSFET drain current from 64 A to 320A with DC bus voltage to be 1 kV. This sensor output is used for protection purpose. It can be observed that the magnitude of the sensor output (yellow) match the Rogowski probe CWT-3B waveform (orange) very well at steady state. The ringing magnitude has been filtered to prevent false protection triggering at the hard turn-on of the SiC MOSFET. Fig. 21 shows the further filtered waveform of the sensor output. The switching ringings are completely eliminated and this signal is good for current mode control. The measurement error is less than 1% at the steady state.Overcurrent protection test has been done to validate the protection performances, in Fig.22 and Fig.23. In this test, both the soft protection and the hard protection of the gate driver IC STMicro STGAP1S is evaluated. It is observed that as soon as the drain current exceed 500-A threshold value within 1.5 ȝs, the comparator output v FAULT is set high and the protection has been activated in the driver IC. The hard protection only takes 195 ns response delay between the fault detection and current drop, with 1.4 kV turn-off voltage spike induced (Fig.22). The soft protection takes 470 ns delay, and induces 1.1 kV turn-off voltage spike (Fig.23). These protection test results show that the current sensor is able to achieve overcurrent protection at very short delay with high noise immunity.Continuous test has also been operated to validate the sensor performance for control. Fig.24 shows a Quasi-Square-Wave mode operation of the converter where zero voltage turn-off of the SiC MOSFET is achieved. The sensor output (yellow) also follows the probe current very well from zero to the magnitude. Fig.25 shows the ADC digital signals sampling at 2 MHz under the same continuous operation condition. Both the clock and data are not influenced by the switching noises even at switching transients. Finally, the digital data has been converted to decimal values in Matlab. Fig.26 shows the digital result matches very well with the probe waveform.Fig. 20. Sensor performance at 5-pulse tests, for protection Fig. 21. Sensor performance at 5-pulse test, for control Fig. 22. Overcurrent protection test, hard protection Fig. 23. Overcurrent protection test, soft protectionV. C ONCLUSIONSA switch current sensor for SiC MOSFET modules is presented in this paper. The sensor is PCB-based and integrated with the gate driver, bringing benefits in both sensor density and cost-effectiveness for mass production. PCB-based shield has been developed to improve the sensor accuracy at high dv/dt conditions. The performance of the sensor is validated in both pulse tests and continuous tests. Excellent protection performance and accurate digital sensing results are also confirmed. Overall, the proposed switch current sensor has great potential in medium-voltage high-current applications for both SiC MOSFETs (protection and current control) and also Si IGBTs (current control).R EFERENCES[1] J. Millan, P. Godignon, X. Perpina, A. Perez-Tomas, J. Rebollo, “Asurvey of wide bandgap power semiconductor devices,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, no. 5, pp. 2155-2163, May, 2014.[2]J. Wang, Z. Shen, R. Burgos and D. Boroyevich, “Design of a high-bandwidth Rogowski current sensor for gate-drive shortcircuit protection of 1.7 kV SiC MOSFET power modules,” Wide Bandgap Power Devices and Appl., IEEE 3rd Workshop on, Blacksburg, VA, 2015, pp.104-107.[3] B. Pelly, “Current Sensint Circuit for Pulse Width Modulated MotorDrive,” United State Patent US5815391.[4] D. Bortis, J. Biela, and J. W. Kolar, “Active Gate Control for CurrentBalancing of Parallel-Connected IGBT Modules in Solid-State Modulators,” IEEE Trans. Plasma Science, vol. 36, no. 5, pp. 2632-2637, Oct. 2008.[5] J. Wang, Z. Shen, R. Burgos, and D.Boroyevich, “Gate driver design for1.7kV SiC MOSFET module with Rogowski current sensor for shortcircuit protection,” in Proc. of Applied Power Electron. Conf. and Expo., 2016.[6] J. Wang, R. Burgos, D. Boroyevich and Bo Wen, “Power-cellSwitching-Cycle Capacitor Voltage Control for the Modular Multilevel Converters,” Int. Power Electron. Conf., 2014, pp. 944-950.[7] J. Wang, R. Burgos and D. Boroyevich, “Switching-Cycle State-SpaceModeling and Control of the Modular Multilevel Converter,” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electron., vol. 2, no. 4, pp. 1159-1170, Dec. 2014.[8] J. Wang, R. Burgos and D. Boroyevich, “Switching-Cycle CapacitorVoltage Control for the Modular Multilevel DC/DC Converters,” in Proc. of Applied Power Electron. Conf. and Expo., 2015, pp. 377-384. [9] J. Wang, B. Yang, J. Zhao, Y. Deng, X. He and X. Zhixin,“Development of a compact 750KVA three-phase NPC three-level universal inverter module with specifically designed busbar,” in Proc. of Applied Power Electron. Conf. and Expo., 2010, pp. 1266-1271.[10] J. Wang, R. Burgos and D. Boroyevich, “A survey on the modularmultilevel converters — Modeling, modulation and controls,” in Proc. of Energy Conv. Congress and Expo., 2013, pp. 3984-3991.[11] C.R. Hewson and W.F. Ray, “Optimising the high frequency bandwidthand immuntity to interference of Rogowski coils in measurement applications with large local dV/dt,” in Proc. of Applied Power Electron. Conf. and Expo. (APEC), vol., no., pp.2050-2056, 21-25 Feb. 2010.Fig. 26. Comparison between analog and digital waveformsFig. 24. Sensor performance at continuous Quasi-Square-Wave testFig. 25. Sensor performance with digital sampling, sample rate at 2 MHz。