[发明专利]分裂形闭环电流变送器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流变送器，具体地，涉及一种具有贯通件开/闭结构的闭环电流变送器，其实时地测量一个测量目标线路中的电流值，将测得的电流转换为与一个有效值成比例的直流信号，并发送该直流信号。

背景技术

在家庭中测量用电流值时，或是在对安装在工厂交换台系统中的电源进行监控时，会用到电流值的测量。

此外，可在电源、不间断电源系统、逆变器、能量转换设备的发电设备中进行电流值测量，测得的电流值可以用作防止设备因非正常电流而受损或提高效率的信息。这广泛用于通常使用电池和能量转换器的可替代能源(alternative energy)功率产生系统、电力轨道车、电力汽车、船舶以及飞机。传统的电流测量技术分为使用电阻器的直接测量方式，使用基于电感应方法的直流变压器(CT)的间接测量方式以及使用应用了霍尔(Hall)装置的电流传感器的间接测量方式。

直接测量方式中的电阻器基于非隔离方法，这种非隔离方法不能将待测的功率和用于切待测线路并直接连接测量线路的两端的信号功率分开，这种电阻器的问题在于引入了一个由电阻器在高功率下发热所产生的误差。用做间接测量方式的基于电感应方法的CT的问题在于测量误差大，或者无法进行测量，在除正弦波形以外的非正弦波、功率半导体器件的相位控制波以及直流/波纹电流波形中。

由于上述原因，基于电子电流测量方法的应用霍尔装置的电流传感器最近得到了广泛应用，其可以在间接测量方法中测量任何直流/交流(AC)电流。

作为电子电流测量方法的应用霍尔装置的方式的分类包括：使用开环电流传感器的方法，其中，开环电流传感器测量磁体的磁力，将作为电磁转换装置的霍尔装置的输出电压放大，并输出放大后的电压；使用具有反馈线圈的闭环电流传感器的方法。使用开环电流传感器和CT电阻器的电流测量技术已经为人们所熟知。

由于电流测量产品测得的信号具有和待测功率相同的形式，不便地，在连接和使用那些使用直流测量信号的计算机、可编程控制器(PLC)、记录设备、显示设备等时，需要另外安装一个信号转换器来将测得的信号转换为上述设备所需的专用信号。

此外，电流测量产品带来的另一个不便在于，由于测量贯通件并不是分离的，或者由于需要一个到待测线路的直接连接，待测线路在安装和去安装时需要被拆解下来。

因此，使用者需要具有电子方面的知识才能将该产品用于非正弦波的不同电流波形、相位控制波形、直流波形、交流波形等。否则，就会出现高误差和无法测量的问题。由于专用信号的转换器的产品通常通过一个均值电路而被强制设置为一个近似有效值，当频率或相位不同时，会出现测量误差的问题。

为解决上述问题，电流测量产品通常将CT用于对交换台系统中的商用电源进行电流测量，并将使用电阻器(分流器)或霍尔装置的电流传感器用于对呈现非正弦波形和直流波形的电池、能量转换设备、电力车辆等进行电流测量。但是，这种结构也存在问题，分离线路需要直接安装在线路上，或者贯通件并非开/闭。在将传统的科技产品组装到现有的安装线路上时，需要拆卸该线路，电流测量产品在商用电源、功率相位控制电源和直流电源中要相异地配置，在连接和使用那些使用直流测量信号的计算机、PLC、记录设备、显示设备等时，需要另外附加一个专用信号转换器来将测得的信号转换为上述设备所需的专用信号。

发明内容

技术问题

本发明为解决现有技术中的上述问题而提出，为此，本发明提供了一种闭环电流变送器，其具有精确度较高的贯通件的开/闭结构，能够用于商用电源、功率相位控制电源、直流/波纹电流波形的电源中的测量，且能无视分离结构中的间隙偏移(gap deviation)。

此外，本发明还提供了这样的一种闭环电流变送器，它除了能够测量电流之外，还具有将信号转换成计算机、PLC、记录设备、显示设备等所需的形式，即，与有效值相关的DC转换功能，不考虑DC/AC波形。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种电流变送器，其具有贯通件的开/闭结构，一条测量目标线路穿过所述贯通件。该电流变送器包括：一对霍尔装置，形成于上侧部分的两个端间隙上，以用于感知待测线路的电流值；一个反馈线圈，安装在霍尔装置的上部，用于通过引导反向电流至在测量目标线路中传导的电流从而抵消磁体的磁通量密度；一个闭环电流感应电路，用于测量流进反馈线圈的电流；以及，一个信号转换电路部分，用于将从闭环电流感应电路测量到的测量目标线路的电流形式转换为与该电流变送器相连的设备所需的与一个有效值相关的直流转换信号，并输出该直流转换信号。