[發明專利]一種毫安級到百安級大動態范圍寬頻交直流磁敏傳感器

在審

• 申請號: 202310876429.6
• 申請日: 2023-07-17
• 公開（公告）號: CN116660601A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 郭經紅;黃輝;錢森;鄧輝
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院有限公司
• 主分類號: G01R15/20
• 分類號: G01R15/20;G01R19/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜玉

本發明公開了一種毫安級到百安級大動態范圍寬頻交直流磁敏傳感器，包括：第一感應電路、第二感應電路、工頻電流調理電路和微弱電流調理電路，第一感應電路和工頻電流調理電路采用隧穿磁阻技術和磁平衡原理感應待測寬頻混合電流并提取待測寬頻混合電流中工頻電流，將工頻電流輸入至第二感應電路；第二感應電路采用磁平衡原理感應待測寬頻混合電流，接收工頻電流將其中工頻部分抵消，采用隧穿磁阻技術感應抵消后的微弱電流，微弱電流調理電路進行微弱電流的測量。通過實施本發明，設置工頻電流調理電路結合第一感應電路進行工頻電流的提取，將該工頻電流輸入至第二感應電路，將工頻部分抵消，避免工頻電流較大可能造成無法進行微弱電流測量的問題。

技術領域

本發明涉及電測量技術領域，具體涉及一種毫安級到百安級大動態范圍寬頻交直流磁敏傳感器。

背景技術

寬頻混合電流測量在未來新型電力系統具有巨大需求。典型場景如分布式電源接入時，需要同時測量50赫茲工頻負荷電流及直流和諧波分量，控制分布式電源的直流與諧波分量處于較低水平不會對電網安全運行帶來危害；另一個典型場景如線路單相接地故障查找時，一般可以主動注入數百赫茲的高頻電流，該高頻電流會沿大地進入接地故障點，通過判斷接地故障點附近的電流傳感器是否出現高頻特征信號可查找接地故障位置。

通常，寬頻混合電流的各頻率分量的幅值可能差距較大，例如接地故障查找時，高頻注入電流在百毫安至安培級別，而工頻負荷電流在百安培級別。因此，需要電流傳感器能同時精準測量混合電流中幅值分布在不同數量級的各頻率分量。傳統分流器、電流互感器、光纖電流互感器等技術受限于靈敏度、體積、安裝方式等，難以實現微弱電流的測量，而采用隧穿磁阻技術進行寬頻電路測量時，存在工頻負荷電流導致芯片飽和，無法進行微弱電流測量的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種毫安級到百安級大動態范圍寬頻交直流磁敏傳感器，以解決現有技術中采用隧穿磁阻技術進行寬頻電路測量時，存在工頻負荷電流導致芯片飽和，無法進行微弱電流測量的問題的技術問題。

本發明實施例提供的技術方案如下：

本發明實施例第一方面提供一種毫安級到百安級大動態范圍寬頻交直流磁敏傳感器，包括：第一感應電路、第二感應電路、工頻電流調理電路和微弱電流調理電路，所述第一感應電路和所述第二感應電路分別和所述工頻電流調理電路連接，所述第二感應電路和所述微弱電流調理電路連接；所述第一感應電路和所述工頻電流調理電路采用隧穿磁阻技術和磁平衡原理感應待測寬頻混合電流并提取待測寬頻混合電流中的工頻電流，得到工頻反饋電流輸入至所述第二感應電路；所述第二感應電路采用磁平衡原理感應待測寬頻混合電流，接收所述工頻反饋電流將待測寬頻混合電流中的工頻部分抵消，采用隧穿磁阻技術感應抵消工頻部分后剩余的微弱電流，所述微弱電流調理電路進行微弱電流的測量。

可選地，所述第一感應電路包括：設置有氣隙的第一磁芯、第一反饋線圈和高飽和磁阻芯片，所述第一反饋線圈繞設在所述第一磁芯上，所述高飽和磁阻芯片設置在所述氣隙中，所述高飽和磁阻芯片采用隧穿磁阻技術感應待測寬頻混合電流。

可選地，所述第二感應電路包括：設置有氣隙的第二磁芯、第二反饋線圈和高靈敏度磁阻芯片，所述第二反饋線圈繞設在所述第一磁芯上，所述高靈敏度磁阻芯片設置在所述氣隙中，所述高靈敏度磁阻芯片采用隧穿磁阻技術感應抵消工頻部分后剩余的微弱電流。

可選地，所述工頻電流調理電路包括：補償電路、取樣電阻、電流鏡電路和帶通濾波器；所述補償電路的一端連接所述高飽和磁阻芯片，所述補償電路的另一端連接所述第一反饋線圈的一端，所述第一反饋線圈的另一端通過所述取樣電阻連接所述電流鏡電路的一端，所述補償電路用于記錄所述高飽和磁阻芯片感應的待測寬頻混合電流；所述電流鏡電路的另一端連接所述帶通濾波器的一端，所述帶通濾波器的另一端連接所述第二反饋線圈，所述電流鏡電路用于將補償電路記錄的待測寬頻混合電流復制輸出，所述帶通濾波器用于將所述電流鏡電路輸出的待測寬頻混合電流中的工頻電流提取得到工頻反饋電流輸入至所述第二反饋線圈。