[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

本發明公開了一種基于TMR芯片陣列的電流傳感器、電流測量系統及方法，采用四個單軸TMR芯片；四個單軸TMR芯片位于同一假想圓上，每一TMR芯片分別位于假想圓圓周的四分點處，且四個單軸TMR芯片的磁敏感軸沿順時針方向與假想圓相切；四個單軸TMR芯片均用于獲取流過待測導線的待測電流在各芯片處所感應出的磁感應強度；所獲取到的各磁感應強度值用于計算流過待測導線的電流值。本發明采用了四個TMR單軸芯片，以較少的芯片數量進行電流測量，電流計算方法簡單，相較于電流互感器來說，價格低、功耗小、靈敏度高，且無需接入電路，測試方法更為安全和簡單。

技術領域

本發明涉及電信號測量技術領域，特別涉及一種基于TMR芯片陣列的電流傳感器、電流測量系統及方法。

背景技術

近年來，隨著智能電網的快速發展，如何開發及應用傳感器技術實現電氣量和非電氣量的快速且準確的測量面臨著巨大的挑戰。尤其對于電氣量而言，電壓、電流以及功率等的測量對傳感器技術的要求越來越高。而電流測量技術作為智能電網的關鍵技術，如何快速、準確、安全、便捷且低成本地進行電流測量則至關重要。

傳統的電流測量技術主要依靠電流互感器完成，但電流互感器存在的低帶寬、鐵芯易飽和、大體積等問題，使得在實際電流測量過程中，造成響應速度慢、測量成本高和測試繁瑣等問題。近年來，由于基于隧道磁阻效應的傳感器具有體積小、功耗低、靈敏度高等特點，其在電流測量領域備受青睞。如中國專利CN113049874A公開的電流傳感器、電流測量設備、系統、裝置和存儲介質，基于環形陣列，采用四個第一單軸TMR芯片和兩個第二單軸TMR芯片來實現電流信號的測量，但也存在TMR芯片消耗數量較多、電流計算方法較復雜功耗較高、成本較高以及測試較為繁瑣等問題。

鑒于此，需要一種基于TMR芯片陣列的電流傳感器、電流測量系統及方法。

發明內容

本發明實施例提供了一種基于TMR芯片陣列的電流傳感器、電流測量系統及方法，以至少解決相關技術中TMR芯片成本高、電流計算方法復雜的技術問題。

本發明旨在保證較高測量精度的前提下，以更少的TMR芯片、更低的成本、更低的功耗、更為簡單的測試方法及更簡潔的電流計算方法來實現電流的測量。

根據本發明實施例的一方面，提供了一種基于TMR芯片陣列的電流傳感器，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。

可選地，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。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種電流測量方法，所述電流測量方法應用上述的電流傳感器，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。

可選地，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。

可選地，建立的電流計算公式具體包括：