基于4级编码和弱光换流的超低功耗电子电流传感器

《IEEE Transactions on Power Delivery》：Ultra-Low Power Electronic Current Transducer Based on 4-Level Encoding and Weak-Light Commutation

提出了一种高电压侧功耗低于4mW的电子电流互感器方案，采用1.8V驱动、占空比0.16的LED弱光模式，结合双半桥低功耗驱动器与SVM-RNN混合解码算法，实验验证其最大功耗3.14mW，精度0.2S，并具备优异的抗噪和泛化能力。

　　

摘要：

主动式电子电流互感器（ECT）高压侧的电源解决方案存在低电流时输出信号缺失、能量转换效率低等问题。本文提出了一种高压侧功耗低于4毫瓦（mW）的ECT，采用电池供电方案来解决这些问题。该方案使用工作在弱光模式下的发光二极管（LED），驱动电压为1.8伏，有效占空比为0.16。采用由双半桥组成的低功耗驱动器将两个数字信号合并为一个4电平信号，从而将LED的功耗减半。低压侧采用了一种结合支持向量机和循环神经网络的4电平抗干扰解码方法。实验结果表明，ECT高压侧的功耗最大值为3.14毫瓦，准确度等级为0.2秒。该组合算法能够正确解码所有4电平的实验数据集，以及由自动编码器和生成对抗网络生成的扩展数据集。此外，该算法还表现出优异的泛化能力和抗噪声干扰能力。

引言

基于低功耗电流互感器（LPCT）或罗戈夫斯基线圈的光传输电子电流互感器（ECT）具有绝缘成本低、数字化容易、动态范围广和频率响应高等优点[1]、[2]、[3]、[4]。与被动式电流传感器（如全光纤光学电流传感器）相比，光传输ECT不会受到双折射或温度漂移的影响，从而保证了稳定性和可靠性，因此在智能电网的一次侧电流测量中得到了广泛应用[5]、[6]、[7]、[8]。