本文基于零磁通原理研制的微电流传感器包括感应单元、信号处理单元及补偿单元。
电流传感器的结构采用穿心式环形磁芯，这样可以不改变电力设备原有的接地方式，保证被检测设备的运行安全，同时对于监测系统也能起到高压隔离作用。感应单元主要包括磁芯尺寸的设计、磁芯材料的选择、绕组匝数的选择及负载阻抗的设定。其中，环形磁芯的内径、外径、高分别为２５、４０、１５ ｍｍ。选择超微晶合金［９］ 作为磁芯材料。二次侧匝数设置为２００匝，负载阻抗设定为１００ Ω。
信号调理单元实现的功能是对二次侧的输出信号进行调理。由于被测电流处于μＡ 级，二次侧感应电流流经负载后变换为μＶ 级电压信号，该输出信号容易受到噪声影响，因此需要利用信号调理单元对微弱信号进行放大、滤波等处理后才能送入检测系统。因此，信号调理单元的电路有前置放大电路、低通巴特沃兹滤波电路［１０］ 、后级放大电路。
基于零磁通原理，补偿单元采用有源补偿与无源补偿结合的方法实现电流传感器的相位及幅值的动态补偿。补偿单元结构图如图２ 所示。其中有源补偿电路包括高精度放大电路、低通巴特沃斯滤波电路。移相电路以及改进型Ｈｏｗｌａｎｄ 电流源型Ｖ／ Ｉ 转换电路［１１］ ，实现的功能是对励磁电流产生的感应电动势进行处理变换，得到相似电流进行补偿；首先检测绕组Ｎ０ 上的微弱感应电压信号ｅ 由放大电路进行放大，再送入四阶巴特沃兹滤波电路滤除噪声干扰。根据式１１）得到，感应电压与激磁电流相位相差９０°，利用运算放大器构成的ＲＣ 移相电路完成。最后，利用改进型Ｈｏｗｌａｎｄ 电流源将电压信号转换为补偿电流Ｉ′３。该补偿电流在补偿绕组Ｎ３，根据电磁感应原理，该补偿电流在二次侧产生的感应电流Ｉ″２ 可以对二次侧输出电流Ｉ２ 进行相位及幅值的补偿。无源补偿是利用固定容抗值的电容器并联在补偿绕组Ｎ３ 对输出电流的相位进一步补偿，改善负载特性。并联电容线圈Ｎ３补偿到二次线圈的磁动势应落后?ＩＣＮ３ １８０°，得到：
从式（１３）中可以看出，并联电容线圈补偿的磁势与主磁芯激磁磁势相差１８０°，补偿大小成正比。整个补偿过程使用电子电路完成，形成了闭环，可以稳定运行。使得补偿状态达到“零磁通”状态。
