[發明專利]電流傳感器的相頻校準系統及方法

在審

• 申請號: 201710859143.1
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN109541509A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 李楚元
• 申請（專利權）人: 一諾儀器（中國）有限公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 王葉娟;胡晶

本發明提出一種電流傳感器的相頻校準系統及方法，電壓電流信號源輸出同相位、同頻率的第一電壓信號和第一電流信號；待校準電流傳感器響應于第一電流信號，輸出測量電流信號；電壓電流測量儀采樣第一電壓信號和測量電流信號；以第一電壓信號的采樣信號作為輸入信號、測量電流信號的采樣信號作為輸出信號，進行擬合得到待校準電流傳感器的傳遞函數；將傳遞函數轉換為頻率特性函數，繼而變換得到相頻響應函數；將測得的測量電流信號的頻率代入相頻響應函數，得到待校準電流傳感器的相位延遲角度，以校準待校準電流傳感器的電流相位。解決了功率測量儀器在使用電流傳感器測量電流時引入相位誤差而導致的電流相位測量精度及功率測量精度不夠的技術問題。

技術領域

本發明涉及測量儀器領域，尤其涉及的是一種電流傳感器的相頻校準系統及方法。

背景技術

功率測量儀、電能質量檢測儀、電力檢測裝置等具備電流相位測量功能的儀器，在測量超過儀器測量范圍的大電流時，一般通過電流傳感器間接進行測量。由于電流傳感器的結構原因會導致電流相位延遲，電流傳感器引入的相位誤差會導致測量儀器測量的功率精度大大降低。

由于電流傳感器的相位誤差對高精度測量儀器在測量功率、電力事件監測、故障判斷等方面具有重要影響，因此需要對電流傳感器的相位誤差進行校準。目前的相位誤差校準方法大多采用固定相位值偏差校準法，或者采用多次循環遍歷各頻率段的相位誤差校準法，該些校準方法效率很低且校準的精度較差，不能滿足高精度測量儀器對測量精度和效率的要求。

發明內容

本發明的電流傳感器的相頻校準系統及方法，解決了功率測量儀器在使用電流傳感器測量電流時引入相位誤差而導致的電流相位測量精度及功率測量精度不夠的技術問題。

為解決上述問題，本發明提出一種電流傳感器的相頻校準系統，包括：電壓電流信號源，電壓電流測量儀，控制器；所述電壓電流信號源的電流信號線穿過待校準電流傳感器的線圈后返回連接至所述電壓電流信號源，所述電壓電流信號源的電壓輸出端連接所述電壓電流測量儀的電壓輸入端，待校準電流傳感器的電流輸出端連接所述電壓電流測量儀的電流輸入端；

所述電壓電流信號源輸出同相位、同頻率的第一電壓信號和第一電流信號；所述待校準電流傳感器響應于所述第一電流信號而生成并輸出測量電流信號至所述電壓電流測量儀；所述電壓電流測量儀采樣輸入的所述第一電壓信號和所述測量電流信號，并將采樣的數據傳輸至所述控制器中；

所述控制器包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有程序，所述程序被處理器執行時能夠實現以下步驟：

以第一電壓信號的采樣信號作為輸入信號、待校準電流傳感器的測量電流信號的采樣信號作為輸出信號，進行擬合得到待校準電流傳感器的傳遞函數；

將所述傳遞函數轉換為頻率特性函數，將所述頻率特性函數進行變換得到相頻響應函數；

將所述電壓電流測量儀測得的測量電流信號的頻率代入所述相頻響應函數，得到所述待校準電流傳感器的相位延遲角度，以校準所述待校準電流傳感器的電流相位。

根據本發明的一個實施例，所述以第一電壓信號的采樣信號作為輸入信號、待校準電流傳感器的測量電流信號的采樣信號作為輸出信號，進行擬合得到待校準電流傳感器的傳遞函數的步驟，包括：

根據第一電壓信號、測量電流信號的采樣信號確定待校準電流傳感器的輸入信號和輸出信號之間的傳遞函數的數學模型，所述數學模型為n階RC網絡模型；

將所述第一電壓信號的采樣信號進行歸一化處理，得到待校準電流傳感器的輸入信號Xm：Xm＝Um*I/ratio/U；其中，m為輸入信號、輸出信號的采樣點數；Um為第m個輸入信號采樣值；U為電壓電流信號源輸出的第一電壓信號的有效值；I為電壓電流信號源輸出的第一電流信號的有效值；ratio 為待校準電流傳感器的變比值；