[發明專利]一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器

在審

• 申請號: 201210515423.8
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103852619A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 北京柏艾斯科技有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于閉環磁通門技術測量交直流電流的開口型電流傳感器，尤其適用于高精度全范圍電流的開口型安裝及測量。

背景技術

目前在工業領域，有很多場合需要測量電流，尤其是要求測量從小電流到大電流全范圍內要求高線性度，溫漂小的要求很難得到滿足。基于現有技術有很多種測量電流的方法，比如分流器，互感器，霍爾傳感器，羅科夫斯基線圈，磁調制直流互感器等。每一種測量原理都有其特點和優點。比如電流互感器基于電磁感應原理，理論上只能測量交流電流，不能測量直流電流。分流器自身很簡單但是需要接入到原邊電流回路，會產生插入損耗，電流較大時會產生大量的熱量，并且分流器的測量端與原邊不隔離，很容易對二次測量電路產生危害。霍爾傳感器能夠測量直流和交流電流，可以分為開環原理和閉環原理，但不論哪一種原理的霍爾傳感器，溫漂的問題始終不容易解決，而且零點失調也比較嚴重。羅科夫斯基線圈在使用上有很多優點，比如安裝簡單，測量范圍寬等特點，但從理論上而言，羅科夫斯基線圈只能測量交流，對于低頻率的電流信號也不夠敏感，對后級處理電路要求較高。磁調制電流傳感器采用的是一種采用磁通門技術的電流傳感器，具有精度高，線性度高，對溫度不敏感，可以測量微小電流的特點。但現有的磁調制電流傳感器采用的都是開環原理，沒有二次電流補償，磁芯工作在磁飽和狀態，故不能做成開口型磁芯，也就不能開口型安裝。這種簡單的磁調制技術在很多年之前，國內廠家都已經能夠生產，但因為其原理所限，被測電流不能太大，通常不超過10幾安培。

???通過上述分析，市場上的幾種現有技術都不能滿足對從小電流到大電流均能精確測量的要求。比如純電動汽車蓄電池的充放電就要求電流傳感器對浮充電流和充放電電流，均能精確的測量出來，此時上述的幾種現有技術均不能滿足要求。

有些場合不允許斷開原邊電流回路，此時即需要電流傳感器具備開口安裝的特點。

綜上所述，工業領域需要一種能夠安裝維護簡便，既能測量交流又能測量直流，既能測量小電流，又能測量幾百安大電流的電流傳感器，而且最好是開口型安裝。

本發明采用閉環磁通門原理，并具備開口型安裝的特點，既可以測量超小的電流，又可以測量大電流，全程具有極好的線性，對溫度不敏感。

發明內容

為了克服現有技術無法滿足對大范圍電流的精準測量并開口型安裝的要求，本發明需要解決的問題是，開口型安裝，測量從微小電流到大電流，很小的溫漂，很小的零點偏差。

本發明是一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器。通過匹配不同匝數的補償線圈，可以獲得不同的電流測量的量程。傳感器可以測量很小的電流到幾百安大電流，全程具有較高的線性度。由于采用的是閉環磁補償磁通門技術，故具有反應時間快，測量電流大，溫漂小的特點。

本發明的原理：

???本發明是基于閉環磁通門原理，利用通過在一個開口型有氣隙的磁芯1002中嵌入磁通探測線圈1003，這個線圈1003與一個方波發生器1004連接，波形發生器會周期性產生方波，進而不斷將線圈1003中的磁棒1010雙向磁化并飽和。原邊大電流1001?Ip通過時，產生的磁通Φ_P會對磁棒的飽和程度產生影響，進而影響了其電感量，其輸出波形也會發生不對稱變化，這種不對稱的變化經過放大處理電路1005的整理后，調整驅動電路1007，產生補償電流I_S，該電流通過繞在高導磁率磁芯1002上的二次補償線圈1006產生磁通Φ_S，只要Φ_P+Φ_S矢量和不等于零，就進一步調整驅動電路1007，直到Φ_P+Φ_S矢量和等于零，這就是“閉環”的基本原理。此時I_S能夠精確反應原邊電流1001?Ip,其關系為Ip=Ns?*?Is?，其中Ns為二次補償線圈1006的匝數。Is經過測量電阻1008?Rm?后，對其電壓取樣，進入調整電路1009進行電路調整，輸出標準的符合工業控制要求的信號界面，如DC0-5V,DC0-10V,DC4-20mA或者其他數字接口，如MODBUS，CANBUS等。

本發明區別于現有技術的主要特征是：本發明運用了閉環磁通門技術，采用了開口安裝技術，解決了現有技術中無法解決的小電流和大電流同時測量，同時要求開口安裝的難題。

附圖說明

圖1是本發明的原理框圖。

圖2是本發明的結構圖。

圖3是立體外觀圖。

圖中標記說明：

附圖1：