[發明專利]一種基于零磁通電流閉環反饋的電流源

有效

• 申請號: 201910588410.5
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110320951B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 韓超;龍鋒利;郜垚;陳素穎
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G05F1/565
• 分類號: G05F1/565
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 李明里;龐許倩

本發明涉及一種基于零磁通電流閉環反饋的電流源，屬于電源技術領域，解決現有大功率電流源的穩定度和準確度不能滿足要求的問題，電源包括，輸入回路、調節回路、輸出回路和環形磁芯；通過調節回路對環形磁芯內的磁通進行調節，使輸入回路產生的輸入磁通與輸出回路產生的反饋磁通平衡，使輸出回路的電流保持恒定，并可通過控制輸入回路中的安匝數，控制輸出回路中的輸出電流大小。本發明電流調節控制方法較簡單，能夠保證大功率電流精度，提高電源輸出準確度性能。

技術領域

本發明涉及電源技術領域，尤其是一種基于零磁通電流閉環反饋的電流源。

背景技術

隨著加速器建設，對于批量直流電流傳感器(Direct Current-CurrentTransformer，DCCT)精度的校準技術需求也是愈加明顯。目前僅有mA級別的電流源輸出的標準電流能達到ppm量級(parts per million，百萬分之，通常表示誤差的相對大小，ppm值越小，說明誤差越小，精度越高)的穩定性和準確度；而對于DCCT而言，通常檢測標準電流應當至少為百A級別，因此至少需要高精度百A級別的標準電流對其校準。對于大功率電流源，由于其自身就需要傳感器作為采樣元件，且整個系統需要極高的溫度穩定性，因此其輸出的百A級別的標準電流僅能實現100ppm量級的精度，基于這種標準電流校準的DCCT也僅能保證100ppm量級的測量精度。以高能光源為例，為了保證束流品質，電源的穩定度要求優于10ppm，準確度更是優于50ppm，目前的大功率電源無法實現如此高精度的校準。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種基于零磁通電流閉環反饋的電流源，解決現有大功率電流源的穩定度和準確度不能滿足批量DCCT精度的校準要求的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種基于零磁通電流閉環反饋的電流源，包括，輸入回路、調節回路、輸出回路和環形磁芯；

所述輸入回路，包括電流基準源和纏繞在所述環形磁芯上的第一線圈；在所述電流基準源輸入電流的驅動下，第一線圈在環形磁芯上產生輸入磁通；

所述輸出回路，包括電源驅動器和纏繞在所述環形磁芯上的第二線圈，所述第二線圈與電源驅動器、負載連接構成輸出回路，在所述電源驅動器的輸出電流驅動下，第二線圈在環形磁芯上產生反饋磁通；

所述調節回路與電源驅動器連接，通過感應環形磁芯上的磁通變化，調節電源驅動器的輸出電流；

通過調整所述輸入回路中的安匝數，使得所述電源驅動器輸出預先設定大小的電流。

進一步地，所述輸入回路還包括與第一線圈連接的接入匝數控制器，用于通過控制所述第一線圈的接入匝數，調整輸入回路中的安匝數。

進一步地，所述第一線圈采用二進制繞線方式，包括N個二進制繞線組，其中，第1個二進制繞線組的匝數為2⁰圈，第i個二進制繞線組的匝數為2ⁱ圈，第N個二進制繞線組的匝數為2^N圈；

所述接入匝數控制器為N路換向開關，分別與N個二進制繞線組對應連接，用于將選定的二進制繞線組，串行接入到輸入回路中。

進一步地，所述調節回路包括補償激勵器、磁通快響器、磁通補償器和電流調節器；

所述補償激勵器包括纏繞在環形磁芯上的激勵線圈和零磁通檢測器；所述激勵線圈用于感應環形磁芯上的磁通變化；并將磁通變化輸出到所述零磁通檢測器，進行磁場檢測；當環形磁芯上的磁通非零時，輸出與磁通對應的感應電流到磁通補償器；

所述磁通快響器包括纏繞在環形磁芯上的快響線圈，用于感應環形磁芯上的快速磁通變化，輸出與磁通變化對應的快響電流到磁通補償器；