[發明專利]具有磁通門的電流傳感器

有效

• 申請號: 201780078327.2
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN110088636B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: F·吉約
• 申請（專利權）人: 賽峰電子與防務公司
• 主分類號: G01R23/20
• 分類號: G01R23/20;G01R15/18;G01R33/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 蔡悅;陳斌

一種磁通門電流傳感器包括：激勵線圈(13)；用于生成激勵電壓(Ve)的激勵模塊(20)；傳送感應測量電流(Iim)的測量線圈(14)；以及出于以下目的的測量同步解調器(12)：將感應測量電流乘以頻率為2f₀的解調信號以便獲得鏡像電壓，該鏡像電壓是用于測量的電流的鏡像。激勵電壓(Ve)根據頻率為f₀的第一電壓以及頻率為3f₀的第二電壓來獲得，該磁通門電流傳感器進一步包括傳送感應伺服控制電流的伺服控制線圈(15)、以及出于將感應伺服控制電流乘以頻率為3f₀的解調信號的目的的伺服控制同步解調器(30)。伺服控制同步解調器連接到激勵模塊，以便以消除感應伺服控制電流中的頻率為3f₀的分量的方式來伺服控制激勵電壓。

本發明涉及磁通門電流傳感器的領域。

背景技術

磁通門電流傳感器利用形成磁芯的磁性材料的屬性來從某個電平的磁激勵開始變得飽和。參考圖1，對于增大的磁場H，磁場H和磁感應B之間的傳遞函數的斜率從磁芯的所謂“飽和值”開始大大減小。在圖1中，飽和值對應于范圍ΔH和ΔB。

參考圖2和3，在用于測量在導體中流動的電流Im的常規磁通門電流傳感器1中，矩形信號發生器2向繞磁芯4纏繞的激勵線圈3的端子施加矩形激勵電壓Ve。在激勵線圈3中流動的激勵電流Ie由測量模塊5來測量。連接到測量模塊5的峰值檢測器6提供兩條信息：飽和電平、以及激勵電流Ie的峰值電流之間的差異。飽和電平用于伺服控制激勵電壓Ve的振幅。激勵電流Ie的峰值電流之間的差異用于估計用于測量的電流Im、用于經由電壓-電流轉換器7來伺服控制在去磁線圈8中流動的去磁電流的振幅、以及用于補償由用于測量的電流Im在磁芯4中產生的磁通量。

磁通門電流傳感器在某些應用中是優選的。這尤其適用于測量在用于用戶裝備的固態功率控制器(SSPC)型截止元件中流動的電流，或者用于測量在連接到電機的一相的電力電子模塊(PEM)型能量轉換器元件中流動的電流。

常規磁通門電流傳感器遭受某些缺點。具體而言，峰值檢測對外部電磁干擾相對敏感，這可因此降低測量用于測量的電流的準確度。此外，峰值檢測未給出適合于在磁芯的飽和彎曲上進行伺服控制的準確信息。這在外部電磁干擾較大時(例如，在開關模式功率轉換器的環境中)尤其是有問題的。在常規磁通門電流傳感器1受困難的熱環境約束而導致磁芯的固有特性漂移時，同樣如此。

自然地，在用于測量的電流Im的頻率范圍增大時(在用于測量的電流是交流電時)，或者在磁通門電流傳感器的操作溫度范圍增大時，該準確度問題變得更加嚴重。

發明目的

本發明的目的是改善磁通門電流傳感器的準確度。

發明內容

為了實現該目的，提供了一種磁通門電流傳感器，其包括圍繞傳送用于測量的電流的導體延伸的磁芯；激勵線圈；激勵模塊，該激勵模塊連接到該激勵線圈以便生成跨該激勵線圈的端子的激勵電壓；傳送感應測量電流的測量線圈；以及測量同步解調器，該測量同步解調器出于以下目的而連接到測量線圈：將感應測量電流乘以頻率為2f₀的解調信號以便獲得鏡像電壓，該鏡像電壓是用于測量的電流的鏡像。根據頻率為f₀的第一電壓以及頻率為3f₀的第二電壓來獲得激勵電壓。磁通門電流傳感器進一步包括傳送感應伺服控制電流的伺服控制線圈、以及出于將感應伺服控制電流乘以頻率為3f₀的解調信號的目的而連接到伺服控制線圈的伺服控制同步解調器。伺服控制同步解調器連接到激勵模塊，以便以消除感應伺服控制電流中的頻率為3f₀的分量的方式來伺服控制激勵電壓。

本發明的磁通門電流傳感器使得激勵電壓能以如此方式被準確地伺服控制：磁通門電流傳感器在其對應于圖1所示的傳遞函數中的彎曲9的最佳操作點處操作。該最佳操作點對應于磁通門電流傳感器的最大增益。因此，磁通門電流傳感器對外部電磁干擾較不敏感，并因此更準確。