[發(fā)明專利]一種低成本電流傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010833304.1
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111948438B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李菊萍;鄭良廣;關(guān)克;吳明明
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波中車時代傳感技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/18
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 郭揚部

本發(fā)明提供了一種低成本電流傳感器，涉及電流檢測技術(shù)領(lǐng)域，用以解決雙鐵芯或三鐵芯磁通門成本較高，而單鐵芯磁通門激勵磁場噪聲大，二次諧波難以提取的問題，本電流傳感器包括：單鐵芯組件和控制電路；所述控制電路由微處理器實現(xiàn)，包括激勵回路、互感器回路、補償模塊以及反饋回路；所述激勵回路、互感器回路以及反饋回路均和單鐵芯組件連接；所述互感器回路通過補償模塊和反饋回路連接。本電流傳感器利用互感器原理提取磁通門二次諧波信號，并且采用單環(huán)鐵芯，成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁場檢測傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低成本電流傳感器。

背景技術(shù)

磁通門原理由于其較高的精度通常用于電流測量。

對于雙環(huán)鐵芯磁通門，由于激勵磁場被兩個鐵芯相互抵消，激勵磁場噪聲減小，可以達到較高的精度。對于三環(huán)鐵芯磁通門，也可以采用其中的兩個鐵芯抵消激勵磁場，達到較高的精度。

然而磁芯越多成本越大。采用單環(huán)鐵芯磁通門，成本雖小，但激勵信號遠大于被測信號，如果與雙環(huán)或三環(huán)磁通門一樣采用二次諧波方法提取被測信號，提取環(huán)節(jié)復(fù)雜且噪聲較大。對于單環(huán)鐵芯，通常可采用時間差方法或平均值方法提取被測信號，但難以用于高頻測量，而且平均值方法分辨率不如二次諧波方法，時間差方法量程受限。

單鐵芯磁通門電流傳感器工作時，在正弦電壓作用下，激勵線圈在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生周期磁場，使鐵芯周期磁化。當被測電流為零時，鐵芯正反向磁化對稱，當被測電流不為零時，鐵芯正反向磁化不對稱。通過提取該不對稱信號即二次諧波信號可得到被測信號。與激勵信號相比，二次諧波信號較小，直接從激勵回路提取二次諧波較困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于閉環(huán)磁通門原理和互感器原理相結(jié)合的電流傳感器。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種低成本電流傳感器，用于測量初級導體(1)流過的電流，主要包括單鐵芯組件和控制電路，控制電路由微處理器實現(xiàn)；所述控制電路包括激勵回路、互感器回路、補償模塊以及反饋回路；

所述單鐵芯組件為單環(huán)形鐵芯；

所述激勵回路包括激勵線圈；

所述互感器回路包括互感器線圈；

所述反饋回路包括反饋線圈；

所述激勵回路的激勵線圈繞在單鐵芯組件上，所述互感器回路的互感線圈繞在單鐵芯組件上以及所述反饋回路的反饋線圈繞在單鐵芯組件上；

所述互感器回路和反饋回路連接。

進一步地，所述激勵回路還包括正弦激勵模塊以及電阻R1；

所述激勵線圈繞在單鐵芯組件上，所述激勵線圈的一端和電阻R1的一端連接，所述電阻R1的另一端接地；所述激勵線圈的另一端和正弦激勵模塊連接。

進一步地，所述互感器回路包括電流提取電路和補償模塊，所述電流提取電路包括運算放大單元和電阻R2；

所述互感器線圈的一端和補償模塊連接，所述互感器線圈的另一端和運算放大單元連接，所述運算放大器還和電阻R2的一端以及反饋回路的一端連接，所述運算放大器和補償模塊連接，所述電阻R2的另一端接地。

進一步地，所述反饋回路還包括二次諧波提取模塊、補償模塊、濾波積分模塊以及電阻R3；

所述反饋線圈的一端和補償模塊以及濾波積分模塊的一端連接，所述濾波積分模塊的另一端和二次諧波提取模塊的一端連接，所述二次諧波提取模塊的另一端和互感器回路連接，所述反饋線圈的另一端和電阻R3的一端連接，所述電阻R3的另一端接地。

進一步地，所述激勵回路用于當初級導體(1)有電流通過時，通過激勵線圈在單鐵芯組件產(chǎn)生二次諧波信號。