[發明專利]電流傳感器設備和無接觸式電流測量方法

有效

• 申請號: 201811524586.6
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109946497B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: S.伯特歇爾;H.施溫克
• 申請（專利權）人: 真空融化兩合公司
• 主分類號: G01R15/20
• 分類號: G01R15/20;G01R19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姬亞東;劉春元

1.一種電流傳感器設備，所述電流傳感器設備具有：

第一初級導體，所述第一初級導體被構造用于，傳導具有第一電流強度的第一初級電流，

第二初級導體，所述第二初級導體被構造用于，傳導具有第二電流強度的第二初級電流，

磁芯，所述磁芯包圍所述第一初級導體和所述第二初級導體，使得在所述磁芯中，第一初級電流產生第一磁場分量，并且第二初級電流產生第二磁場分量，其中，所述第一磁場分量和所述第二磁場分量疊加成總磁場，和

分析裝置，所述分析裝置包括：次級導體，所述次級導體在至少一個區段處由所述磁芯包圍；可控電壓源，其與所述次級導體連接并且被構造用于施加具有可控極性的電壓到所述次級導體上，使得相應的次級電流流過所述次級導體，

其中所述分析裝置被構造用于，

基于所述磁芯中的所述總磁場，產生表示所述第一電流強度和所述第二電流強度的所述疊加的信號，

確定所述次級電流的頻譜，以及

基于所述頻譜確定代表所述第一初級電流的幅度的測量值。

2.根據權利要求1所述的電流傳感器設備，其中，所述第一初級電流在所述第一初級導體中流動并且所述第二初級電流在所述第二初級導體中流動，使得在所述磁芯中所述第一磁場分量與所述第二磁場分量相互反向。

3.根據權利要求2所述的電流傳感器設備，其中，所述第一初級電流和所述第二初級電流具有相同的頻率。

4.根據權利要求1所述的電流傳感器設備，其中，所述分析裝置具有：

與所述次級導體和所述可控電壓源耦合的控制單元，所述控制單元被構造用于，持續地探測在所述磁芯中磁飽和的達到，并且在探測到所述磁芯中的磁飽和時控制所述電壓源使所述電壓換極，以便重新磁化所述磁芯，

電流分析單元，所述電流分析單元被構造用于產生代表所述次級電流的測量信號，以基于所述測量信號確定所述次級電流的所述頻譜，并從所述次級電流的所述頻譜求取所述第一初級電流的頻率以及在所屬的頻率處所述第一初級電流的所述幅度。

5.根據權利要求4所述的電流傳感器設備，其中，所述控制單元與所述電流分析單元耦合并且此外被構造用于，通過分析所述測量信號，當所述測量信號超出所定義的最大值或低于所定義的最小值時，探測到在所述磁芯中達到磁飽和。

6.根據權利要求4所述的電流傳感器設備，其中，所述電流分析單元被構造用于周期性地采樣所述測量信號并且借助頻譜變換從采樣值計算所述測量信號的數字頻譜以獲得所述次級電流的所述頻譜。

7.根據權利要求1所述的電流傳感器設備，其中，

所述次級電流具有振蕩頻率，

所述次級電流的所述頻譜在所述次級電流的振蕩頻率處具有主瓣并且與所述主瓣對稱地具有兩個旁瓣，以及

由主瓣和旁瓣之間的間距或由所述兩個旁瓣的間距求取所述初級電流的頻率。

8.根據權利要求7所述的電流傳感器設備，其中，主瓣和相鄰的旁瓣之間的間距相應于所述初級電流的頻率。

9.根據權利要求5所述的電流傳感器設備，其中，所述電流分析單元此外被構造用于，

確定以下時間段并且產生相應于所述時間段的正的信號：在所述時間段期間，所述測量信號超出所定義的最大值，

確定以下時間段并且產生相應于所述時間段的負的信號：在所述時間段期間，所述測量信號低于所定義的最小值，

將所述正的信號和所述負的信號進行相互比較。

10.根據權利要求1所述的電流傳感器設備，其中，所述分析裝置具有至少一個磁場探測器并且被構造用于，借助所述至少一個磁場探測器確定所述第一初級導體的近場或所述第二初級導體的近場或兩個初級導體的近場并且從所述第一初級導體的近場或所述第二初級導體的近場或這兩個初級導體的近場求取所述第一初級電流或所述第二初級電流或兩者。