A Required Active Integrator Circuit Design and Implementation for a Wideband Current Sensor

Abstract

Oscilloscopes can be used as an instrument of current waveform wieving devices with current sensors which generate voltage equivalent (at a certain scale) to measure current. Rogowski Coil, one of the current sensor types, attracts great attention in the last years, especially in the power electronics and electromagnetic compliance tests. In a Rogowski coil, the seconder is the coil itself and the primer is the conductor which passes through the coil. In this sensor, seconder resistance is connected, just to suppress the coil resonances in higher frequency. To obtain the current waveform from the secondary voltage, this voltage must be integrated firstly. In this work, a wideband active integrator circuit was designed which provides integration by using an inductor element and a resistor. A measuring system of the designed and implemented circuit was formed and simulated with Rogowski Coil which is made by cutting a copper tube.

Keywords

• Current sensors, Active integrator circuit, Measuring system, Rogowski Coil, High frequency

Geniş Bantlı Akım Algılayıcı için Gerekli Aktif Entegratör Devresi Tasarım ve Gerçeklemesi

Abstract

Osiloskoplar, akım ölçmek için, gerilim karşılığını (belirli bir ölçekte) üreten akım algılayıcıları ile beraber akım dalga şeklini görme düzeneklerinin bir elemanı olarak kullanılabilir. Akım algılayıcı çeşitlerinden biri olan rogowski bobini son yıllarda özellikle güç elektroniği ve elektromanyetik uyumluluk testlerinde çok ilgi çekmektedir. Rogowski bobinlerinde sekonder kısmı bobinin kendisidir, primer ise bobin içinden geçen iletkendir. Bu algılayıcılarda sekonder direnci sadece yüksek frekans bobin rezonanslarını bastırmak için bağlanır. Sekonder geriliminden akım bilgisini elde etmek için önce bu gerilimin entegre edilmesi gerekir. Bu çalışmada entegrasyonu bir endüktans elemanı ve direnç ile sağlayan geniş bantlı bir aktif entegratör devresi tasarlanmıştır. Tasarlanan ve gerçeklenen bu devrenin bakır bir tüp kesilerek elde edilen Rogowski Bobini ile birlikte ölçüm sistemi oluşturulmuş ve simülasyonları yapılmıştır.

Keywords

• Akım algılayıcılar, Aktif entegratör devresi, Ölçüm sistemi, Rogowski bobini, Yüksek frekans

References

1. Mónica V., Rojas-Moreno , Robles G., Tellini B., Zappacosta C., Martínez- Tarifa J. M. , Sanz-Feito J., 2011, Study of an Inductive Sensor for Measuring High Frequency
2. Transactions On Instrumentation And Measurement, Cilt. 60, No. 5, s. 1893 – Pulses, IEEE
3. Ziegler S., Woodward R.C., and Iu H. Current sensing techniques: A review, IEEE Sensors Journal, Cilt. 9, No. 4, 2009, s. 354–376.
4. Ripka P.,2010, Electric current sensors: a review, Measurement Science and Technology, Cilt. 21, No. 11, s. 1-23.
5. Christian S., Stefan T., Werner E., , Impact of Rogowski sensors on the EMC performance of medium voltage International Electromagnetic Compatibility (EMC), 22 Ağustos, Dresden, 203 – 208. on Di Noia L. P., Rizzo R. ,2015,
6. Vilaragut Llanes M., Design of sensors for a Smart Power Substation, 4th International Conference on Renewable Energy Research and Applications, 22- Kasım, Palermo, Italya, s. 1442
7. Chiampi M., Crotti G., and Morando A., 2011, Evaluation of flexible Rogowski coil performances in power frequency applications, IEEE Transactions on
8. Instrumentation and Measurement, Cilt. , No. 3, s. 854–862. Minjiang X., Houlei G., Baoguang Z., Chengzhang W., and Chun T., 2011,

9. Analysis on transfer characteristics of Rogowski coil transducer to travelling wave, International Conference on Advanced Power System Automation and Protection (APAP),16-20 Ekim, Beijing, Cilt. 2, s. 1056–1059.
10. Wang B., Wang D., Wu W., 2009, A
11. Rogowski Coil Current Transducer Designed for Wide Bandwidth Current Pulse International Power Electronics and Motion Control Conference, IPEMC '09., 20 Mayıs, Wuhan, s. 1246 – 1249.
12. Garg R., 2008, Analytical and Computational Electromagnetics, s.157-160. in London,
13. Bluhm H., 2006, Pulsed Power
14. Systems. New York, NY, USA: Springer, s.