[發(fā)明專利]一種電流傳感器單元和電流檢測(cè)電路

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010037938.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN113189388A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐首旗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子股份公司
• 主分類號(hào): G01R19/00
• 分類號(hào): G01R19/00;G01R15/18
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李慧

本發(fā)明實(shí)施方式公開了一種電流傳感器單元和電流檢測(cè)電路。電流傳感器單元包括：整流模塊，將交流電流轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電流；包含儲(chǔ)能元件的電源轉(zhuǎn)換模塊，當(dāng)工作于充電模式時(shí)基于脈動(dòng)直流電流為儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能并生成供電電流；模式切換模塊，當(dāng)工作于充電模式時(shí)，被電源轉(zhuǎn)換模塊旁路，當(dāng)工作于泄能模式時(shí)，旁路電源轉(zhuǎn)換模塊；電流傳感器模塊檢測(cè)脈動(dòng)直流電流；控制模塊從供電電流獲取電能，確定工作于充電模式或泄能模式，獲取電流傳感器模塊提供的第一檢測(cè)值；自校準(zhǔn)模塊，在自校準(zhǔn)過程中生成流經(jīng)電流傳感器模塊的預(yù)定電流；控制模塊，基于預(yù)定電流的第二檢測(cè)值對(duì)第一檢測(cè)值進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā)明實(shí)施方式保證苛刻條件長期使用后的測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子元器件領(lǐng)域，特別是涉及一種電流傳感器單元和電流檢測(cè)電路。

背景技術(shù)

電流傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)電流的信息，并能將檢測(cè)到的信息，按一定規(guī)律變換為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

對(duì)于電流傳感器，其在檢測(cè)電流的同時(shí)，信號(hào)調(diào)理部分的電子元器件需要穩(wěn)定的電源供電。在傳統(tǒng)的解決方案中，通常使用額外的電源給這部分電子元器件供電。該額外的電源可能來自獨(dú)立電壓源，也可能來自獨(dú)立的互感器。然而，這將使電路設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，電流傳感器的小型化難以實(shí)現(xiàn)且成本較高。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中分時(shí)復(fù)用互感器以實(shí)現(xiàn)為電流傳感器中的電子元器件供電的示意圖。在圖1為典型的方案中，互感器在一段時(shí)間內(nèi)作為供電功能使用，另一段時(shí)間作為采樣功能使用。然而，這導(dǎo)致電流傳感器的采樣是間斷進(jìn)行的，因此對(duì)于電流的突變事件無法響應(yīng)。比如，當(dāng)應(yīng)用在配電系統(tǒng)中時(shí)，則無法檢測(cè)幾個(gè)毫秒的短路電流。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中持續(xù)為電流傳感器中的電子元器件供電的示意圖。在圖2為典型的方案中，持續(xù)為電流傳感器后端的電子元器件供電，并通過檢測(cè)互感器輸出給后端的電流計(jì)算互感器一次側(cè)的電流。然而，這種供電是連續(xù)進(jìn)行的，二次側(cè)的限壓器件需要耐受較高功率，導(dǎo)致功耗較大。而且，二次側(cè)直流阻抗包含非固定值的電子元器件等效阻抗，對(duì)采樣的線性度造成不利影響，還會(huì)導(dǎo)致采樣精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施方式提出一種電流傳感器單元和電流檢測(cè)電路。

本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案如下：

一種電流傳感器單元，包括：

整流模塊，用于將交流電流轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電流；

包含儲(chǔ)能元件的電源轉(zhuǎn)換模塊，與所述整流模塊連接，用于當(dāng)工作于充電模式時(shí)基于所述脈動(dòng)直流電流為所述儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能并基于所述儲(chǔ)能元件的電壓生成供電電流；

模式切換模塊，與所述整流模塊連接，用于當(dāng)工作于所述充電模式時(shí)，被電源轉(zhuǎn)換模塊旁路；當(dāng)工作于泄能模式時(shí)，旁路所述電源轉(zhuǎn)換模塊；

電流傳感器模塊，與所述整流模塊、所述電源轉(zhuǎn)換模塊和所述模式切換模塊分別連接，用于檢測(cè)電源轉(zhuǎn)換模塊回流的脈動(dòng)直流電流或模式切換模塊回流的脈動(dòng)直流電流；

控制模塊，用于從所述供電電流獲取電能，基于所述儲(chǔ)能元件的電壓確定工作于所述充電模式或所述泄能模式，獲取電流傳感器模塊提供的、關(guān)于脈動(dòng)直流電流的第一檢測(cè)值；

自校準(zhǔn)模塊，用于在自校準(zhǔn)過程中生成流經(jīng)所述電流傳感器模塊的預(yù)定電流；

其中所述電流傳感器模塊，還用于檢測(cè)所述預(yù)定電流；所述控制模塊，還用于基于電流傳感器模塊提供的、關(guān)于所述預(yù)定電流的第二檢測(cè)值對(duì)所述第一檢測(cè)值進(jìn)行校準(zhǔn)。

可見，在本發(fā)明實(shí)施方式中，電流傳感器單元可以持續(xù)地檢測(cè)電流，從而有效防止電流突變事件，而且供電不是連續(xù)進(jìn)行的，因此還可以提高采樣精度并防止功耗較大。另外，電流傳感器單元進(jìn)一步具有自校準(zhǔn)功能，從而保證苛刻條件(比如高溫高濕)長期使用后的測(cè)量精度。