Comparative study and experimental verification of current sensing technologies for high frequency inductive power transfer systems.

Abstract

In the work presented, a research on current sensor technologies that already exist or that can be designed in the laboratory for specific applications, was conducted. We carried out a research and a comparison of the technologies of converters from analog to digital (ADC) and isolation technologies (galvanic isolation) that can be applied to a printed circuit board (PCB). A summary table with the features of these technologies was presented, which are in a data sheet and taken into consideration during the selection of the elements. We approached the experiment by combining these technologies so that we can get the maximum results from their combined operation There is a study on the Rogowski coils, which follows the design and construction of two Rogowski coils, the Planar Rogowski Coil (PRC) and Combine Rogowski Coil (CRC). The equations, the circuits and the method of construction are presented. In addition, the circuits of a Magnetoresistive sensor (CMS 3015), a Shunt Resistor (FC4L) current sensor and a Fluxgate (CaSR-15NP) current sensor were designed, whose circuits are presented on a printed circuit board (PCB). For the design of the circuit, the Altium Designer Software was used.

Στην παρούσα εργασία διεξάγεται μία έρευνα στις τεχνολογίες αισθητήρων ρεύματος, που υπάρχουν ή και που μπορούν να σχεδιαστούν στο εργαστήριο για ειδικές εφαρμογές, όπως στην περίπτωση μας της επαγώγικής μεταφοράς ενέργειας. Πραγματοποιείται μελέτη και σύγκριση στις τεχνολογίες των μετατροπέων απο αναλογικό σε ψηφιακό σήμα (ADC) και των τεχνολογιών απομόνωσης (galvanic isolation) που βρίσκουν εφαρμογή σε ένα εκτυπωμένο κύκλωμα πλακέτας (PCB). Παρουσιάζονται συνοπτικοί πίνακες με τα χαρακτηριστηκά των τεχνολογιών αυτών, που βρίσκονται σε ένα φύλλο δεδομένων (data sheet) και λαμβάνονται υπόψην κατα την επιλογή των στοιχείων. Πραγματοποιείται μία προσέγγιση με το συνδυασμό αυτών των τεχνολογιών ώστε να μπορέσουμε να πάρουμε το μεγιστο δυνατό αποτέλεσμα απο την συνδυαστική λειτουργία τους. Πραγματοποιείται μελέτη για Rogowski πηνία, απο την οποία προκύπτει η σχεδίαση και η κατασκευή δύο Rogowski πηνίων, του Planar Rogowski Coil (PRC) και του Compine Rogowski Coil (CRC). Όπου και παρουσιάζονται αναλυτικά οι εξισώσεις, τα κυκλώματα και ο τρόπος κατασκευής τους. Ακόμη σχεδιάζονται τα κυκλώματα ενός αισθητήρα Magnetoresistive (CMS 3015), ενός Shunt Resistor (FC4L) αισθητήρα ρεύματος και ενός Fluxgate (CaSR-15NP) αισθητήρα ρευματος, όπου παρουσιάζονται τα κυκλώματα τους πάνω σε μια πλακέτα (PCB). Για την σχεδίαση των κυκλωμάτων χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Altium Designer.