[發明專利]基于TMR芯片陣列的電流傳感器、電流測量系統及方法

在審

• 申請號: 202310015359.5
• 申請日: 2023-01-05
• 公開（公告）號: CN116008644A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 周柯;金慶忍;莫枝閱;奉斌;王曉明;吳麗芳;盧柏樺
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R15/20
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 黎華艷;裴康明

1.一種基于TMR芯片陣列的電流傳感器，其特征在于，包括：四個單軸TMR芯片，四個所述單軸TMR芯片形成環形陣列；其中，四個所述單軸TMR芯片位于同一假想圓上，且每一所述單軸TMR芯片分別位于假想圓的圓周的四分點處；四個所述單軸TMR芯片的磁敏感軸方向以同一時針方向與所述假想圓相切。

2.根據權利要求1所述的基于TMR芯片陣列的電流傳感器，其特征在于，各所述單軸TMR芯片均用于采集待測電流在各所述單軸TMR芯片所感應出的磁感應強度；通過所述磁感應強度及所述假想圓的半徑用以計算所述待測電流值。

3.一種電流測量方法，所述電流測量方法應用權利要求1-2中任一項所述的電流傳感器，其特征在于，包括：

采集所述待測電流在四個各所述單軸TMR芯片處所感應出的磁感應強度；

根據所述待測電流在各所述單軸TMR芯片處所感應出的磁感應強度和所述假想圓的半徑，計算出所述待測導線中流過的所述電流值。

4.根據權利要求3所述的電流測量方法，其特征在于，根據所述待測電流在各所述單軸TMR芯片處所感應出的磁感應強度和所述假想圓的半徑來計算所述待測電流值，包括：

建立的電流計算公式，所述電流計算公式包含磁感應強度變量、假想圓半徑變量和待測電流變量之間的對應關系；

將所述待測電流在各所述單軸TMR芯片處所感應出的磁感應強度和所述假想圓的半徑代入所述電流計算公式中，計算出所述待測電流值。

5.根據權利要求4所述的電流測量方法，其特征在于，建立的電流計算公式具體包括：

步驟一、四個所述單軸TMR芯片分別采集所述待測電流在所述各芯片處所感應出的磁感應強度B_t，其中，t為下標，代表四個所述單軸TMR芯片的編號，且1、3號芯片的連線與2、4號芯片的連線相互垂直；

步驟二、構建四個所述單軸TMR芯片采集到的磁感應強度B_t、所述待測電流在各芯片處所感應出的真實磁感應強度B'_t和同一個單軸TMR芯片檢測到的B_t和B'_t之間的夾角α_t之間的等式關系；

步驟三、根據安培定理建立所述待測電流I、各所述單軸TMR芯片到待測導線的距離R_t和所述真實磁感應強度B'_t之間的等式關系；

步驟四、在所述待測導線偏移距離、所述假想圓的半徑與各所述TMR芯片到所述待測導線的偏移距離形成的三角形內，根據余弦定理構建所述夾角α_t與所述假想圓半徑R、所述待測導線的偏移距離M、各所述TMR芯片到所述待測導線的距離R_t之間的等式關系；

步驟五、在所述假想圓的直徑和兩個相對的TMR芯片到所述待測導線的距離形成的三角形內，依據余弦定理，構建所述夾角α_t與所述假想圓半徑R和所述兩個相對的TMR芯片到所述待測導線的距離R_t、R_t+2之間的等式關系；

步驟六、根據步驟一到步驟五建立的各等式關系構建所述待測電流I的計算公式，即得到電流計算公式。

6.根據權利要求3所述的電流測量方法，其特征在于，將所述待測電流在各所述單軸TMR芯片處所感應出的磁感應強度和所述假想圓的半徑代入所述電流計算公式中，計算出所述待測電流值，具體包括：

根據所述待測電流在各所述單軸TMR芯片處所感應出的磁感應強度和所述假想圓的半徑，計算出多個待甄選電流值；

從多個所述待甄選電流測量值中甄別出真實電流值。