随着电动汽车的普及,越来越多的充电桩在城市里出现。充电桩内的电流传感器能及时发现充电桩内部漏电、短路等异常情况,避免安全事故发生,确保充电安全,同时能够精确测量充电量作为收费依据,因此充电桩内电流的准确测量对电网安全稳定经济运行十分重要。由于充电桩内布线是在密集、狭小的空间内,充电桩内电流传感器要满足体积小,同时具备交直流同测、大动态范围、低功耗及响应速度快的特点。但是市面上的电流传感器体积偏大,无法满足狭小空间内、大动态范围及交直流同测需求。所以需要设计一款小型化、交直流同测、宽频带、大动态范围及高精度的电流传感器,为不同电流测量场合提供统一解决方案。无铁芯电流传感器以其体积小、动态范围大、灵敏度高、频带宽、低成本等优点在电流测量中得到了广泛的应用。它不仅可以实现交直流电流同测,而且与印刷电路板工艺结合,使得体积小简单易用。同时只需更换磁感应元件就能满足各种电流测量场合不同灵敏度与线性范围的需求。但是,近些年来无铁芯电流传感器的研究都是基于导线垂直于磁传感器阵列平面的模型,而在现场实际测量中无法保证两者的严格垂直,导线不垂直时引入的电流测量误差至今没有被消除。因此本文的主要研究方向是实现阵列内导线偏心、倾斜时的电流准确测量。文中提出一种新的三轴隧道磁阻阵列电流测量方法,并详细阐述该测量方法的原理、公式推导和仿真过程,较全面地分析算法的性能,获得了导线不同偏心、倾斜位置对电流测量误差的影响程度。并与安培环路定律电流算法和双轴阵列电流算法进行对比仿真,分析结果表明三轴隧道磁阻阵列电流测量方法使导线偏心、倾斜时的电流测量精度得到大幅提高。接着对三轴隧道磁阻阵列电流测量方法进行硬件设计及实现。详细介绍了三轴无铁芯隧道磁阻电流传感器的整体设计,包括三轴TMR元件选择、开口式PCB印刷板设计、信号调理电路(放大电路、AD采集芯片、FPGA模块、串口电路)选择、电源模块设计及PCB印刷板制作。最后在实验室环境中,使用设计的三轴无铁芯隧道磁阻电流传感器对安培环路定律算法、双轴阵列电流算法和三轴隧道磁阻阵列电流测量方法的实际效果进行了对比实验。并探究了导线在不同偏心、倾斜位置时,使用三轴隧道磁阻阵列电流测量方法检测电流的效果。接着测试了三轴无铁芯隧道磁阻电流传感器的动态范围和线性度。最后对三轴无铁芯隧道磁阻电流传感器的磁场抗干扰能力进行了直流测量实验。其中,采用三轴隧道磁阻阵列电流算法的测量精度在实验中可达1.984%(直流)和2.086%(交流),实现对导线偏心、倾斜时的电流准确测量。