中文引用格式： 权硕，唐玥，褚子扬，等. 圆形阵列式霍尔电流传感器抗磁干扰算法研究[J]. 电子技术应用，2024，50(11)：59-65.
英文引用格式： Quan Shuo，Tang Yue，Chu Ziyang，et al. Research on anti-magnetic interference algorithm of Hall current sensor with circular array[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(11)：59-65.
引言
非接触式电流传感器通过检测导体产生的磁通密度，将对电流的测量转化成对磁场的测量[1-5]。该传感器具有损耗低、量程大、体积小、质量轻等优点，广泛应用于配电、电力电子、驱动技术等方面[6]。目前，铁芯在测量直流电的非接触式电流传感器中得到广泛的运用。然而由于铁磁性材料引起的磁饱和、磁滞等问题，其应用受到了限制[7]。一种圆形阵列式霍尔电流传感器可以避免这一缺陷，该阵列在导线周围均匀分布多个霍尔元件以测量霍尔电压，进而计算出待测电流[8]。在结构上，圆形阵列式电流传感器无需铁芯凝聚，大大减轻了传感器的体积和重量。
目前，采用圆形阵列的电流传感器一般用于测量单根导线。但在实际应用中，如果没有铁芯屏蔽外界磁场，位于圆形阵列外的场源产生的干扰很容易影响目标电流的测量精度[9]。特别是与目标导体平行的干扰导体电流会产生一种干扰磁场，而这种情况下产生的误差通常称为串扰误差[10]。
近年来，国内外学者对阵列式霍尔电流传感抗磁干扰算法进行了深入的理论研究和实验验证。周秀等人[11]提出了一种双层环形传感器阵列拓扑结构，该方案通过将芯片内外层敏感轴反向放置来抵御干扰电流误差，从而抗干扰测量。但该方法只适用与干扰源较远的情况，当近距离干扰源存在时，该方法则大打折扣。Bazzocchi等人[12]提出了一种基于空间离散傅里叶变换的新算法，该算法能够计算出串扰磁场存在时被测电流的大小，但只是在数值仿真方面得到了验证，并没有进行实验。Weiss等人[13]在文献[12]的基础上对干扰源位置做了进一步的讨论，并分析特定位置时干扰电流对估算结果的影响最小。Chan等人[14]使用了三传感阵列算法测量电流，但仅仅是概念描述及仿真测试，并没有做出样机进行实验验证。
本文在前人的基础上提出了一种直流大电流抗磁干扰的新算法，并通过数值模拟和有限元分析对该算法进行验证，通过构建四个超越方程来计算被测电流，并且该算法还可以计算任意位置下的干扰电流。结果表明，当目标电流为100 A，干扰电流为900 A时，最大数值模拟误差为2.74×10-7%，有限元误差为2.381%。在实际测量过程中，测量误差可以控制在3.5%以内，验证了本文算法的有效性。
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作者信息：
权硕1，唐玥1，2，褚子扬1，沈悦1
（1.南京信息工程大学 自动化学院，江苏 南京 210044；
2.无锡学院 物联网工程学院，江苏 无锡 214105）
