基于隧道磁阻(TMR)器件与数字参数均衡器的高精度宽频带电流传感系统设计

为解决未来电网中宽频带电流测量精度不足的问题，研究人员开发了基于隧道磁阻(TMR)器件的传感系统，并引入参数均衡器补偿频率响应波动。实验表明，补偿后宽频带测量相对误差降至2%，工频误差<1%，成功应用于0.4 kV家庭区域负载电流频谱诊断，揭示了低频(<50 Hz)、谐波及超谐波成分。

　　

随着可再生能源和非线性负载在电网中的占比日益提升，传统电流传感器的频带限制和精度不足成为制约电网诊断能力的瓶颈。尤其在高频谐波和超谐波(supraharmonics)监测中，现有技术难以兼顾宽频带(wideband)与高精度需求，导致电网潜在风险无法被及时识别。

针对这一挑战，国内研究人员在《Sensors International》发表研究，提出基于隧道磁阻(Tunneling Magnetoresistive, TMR)器件的创新解决方案。该团队设计了一种集成数字参数均衡器(parametric equalizer)的传感系统，通过动态补偿TMR器件的频率响应波动，显著提升了宽频带电流测量精度。

关键技术包括：1) 采用TMR器件构建宽频带传感核心；2) 开发参数均衡算法补偿频率响应偏差；3) 建立校准系统验证0.4 kV实际场景下的性能。研究团队在住宅区部署该系统，首次实现从工频(50 Hz)到超谐波频段(2-150 kHz)的全频谱电流分析。

频率响应补偿效果
通过对比补偿前后的频率特性曲线，证实参数均衡器可将TMR传感器的宽频带相对误差从6%降至2%，其中工频段误差低于1%。这一突破使传感器能同时捕捉基波和微弱高频干扰。

实际电网诊断应用
在0.4 kV家庭电网测试中，系统成功识别出三类关键频谱成分：1) 低频振荡(<50 Hz)，与分布式电源的并网不稳定相关；2) 中频谐波(50 Hz-2 kHz)，源自电力电子设备；3) 超谐波(2-150 kHz)，由LED照明等现代负载产生。

该研究不仅提供了高性价比的宽频带监测方案，其揭示的频谱特征更为电网谐波治理提供了数据支撑。参数均衡技术的引入，为其他磁阻传感器的性能优化提供了普适性思路。未来可通过扩大样本队列进一步验证其在高压电网中的适用性。