一种基于压电薄膜、面向电网应用的光学电压传感器
应用物理
2021-10-13 v1
摘要
在温度等环境条件下对从数十到数百 kV 范围的电压进行连续监测,在电网应用中极具意义。这通常借助仪用互感器实现。此类互感器虽准确且对环境条件稳健,但体积大、成本高,限制了其在微电网与分布式传感中的应用。在此,我们提出一种基于压电氮化铝(AlN)薄膜、毫米级尺寸的光学电压传感器,用于通过电容分压连续测量 <350kVrms 的交流电压,从而规避现有电压传感互感器的弊端。该传感器以低成本 LED 提供的 110uW 入射光功率工作,在 5kHz 带宽下达到 170mVrms 的分辨率、因传感器非线性导致的 0.04% 测量不准确度,以及在约 20–60C 温度范围内 +/-0.2% 的增益偏差。传感器击穿电压为 100V,当工作于 <42Vrms 电压下时其寿命可达到或超过仪用互感器。我们相信该传感器有潜力降低电网监测成本,为电网更分布式的传感与控制提供路径。
引用
@article{arxiv.2108.05942,
title = {An Optical Voltage Sensor Based on Piezoelectric Thin Film for Grid Applications},
author = {Jordan L. Edmunds and Soner Sonmezoglu and Julien Martens and Alexandra Von Meier and Michel M. Maharbiz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.05942},
year = {2021}
}