隧道磁电阻电流传感器技术发展趋势

        电流传感器作为电力系统中测量电流的专用器件,在大电流、高精度测量领域中得到广泛应用。在电力系统中,电流的实时监测不仅能直观地反映出电网的运行状态,从而对资源进行合理配置,还能及时发现和排查出故障区域和故障类型,防止出现更大的事故。近年来,随着新能源领域的发展,大规模非线性负荷接入电网,引入了大量谐波分量,并且在电力电子技术与测控技术飞速发展的情况下,越来越多系统的电流测量信号时变性大大增强,传统电流测量方法已经无法满足测量需求,所以必须要开发新型电流测量方法。
        目前应用于电力系统中的电流传感器主要可以分成四类:基于闭环反馈的直交流电流互感器,主要是电流互感器;基于欧姆定律的分流器,主要包括交直流分流器、冲击分流器;基于磁场测量的电流传感器,主要包括罗氏线圈、磁电阻电流传感器等;以及基于磁光效应的光学电流互感器,例如光纤电流传感器。在19世纪中叶,William Thomson发现了磁电阻(magnetic resistance, MR)现象,即坡莫合金在磁场作用下,其自身的电阻值会发生变化。但当时没有得到大家的重视,反而原理与之相似的巨磁电阻(giant magneto resistance, GMR)效应得到了广泛研究,近20年来隧道磁阻效应才开始得到关注。 利用磁电阻效应进行电流测量的技术便开始逐渐发展起来,根据磁电阻感应单元结构的不同,磁电阻主要分为三类:各向异性磁阻(anisotropic magneto resistance, AMR)、巨磁电阻以及隧道磁阻(tunnel magneto resistance, TMR)。
        随着智能电网和微电网的发展壮大,对传感器有了更高的标准和要求。基于磁阻效应的电流传感器有非常好的应用效果和良好的应用前景,是新一代高精度测量用传感器。相对于其他传感器,TMR电流传感器体积小、精确度和线性度高、成本低、带宽大、性能优良,非常适合作为如今电力系统的小电流测量传感器。而且对磁隧道结材料的不断优化、集成磁通聚集器、电路结构的改进、将多个TMR芯片组合成TMR阵列结构都能很大程度地降低测量误差,提高测量精度和灵敏度。总之,基于隧道磁阻效应的电流传感器能够满足电力行业的绝大部分的电流测量要求,和其他电流传感器配合,还能对高压直流输电系统进行测量。（来源：电测与仪表）