[发明专利]用于待测功率器件的零安培电平电流数据校正

说明书

技术领域

本发明大体上涉及测量来自待测器件的电流，并且更具体地涉及利用电流传感器校正待测功率器件的电流数据。

背景技术

诸如罗高斯基(Rogowski)线圈、空心线圈等的电流传感器由于其柔顺性而适合于检测大的电流。大的电流有时候由粗的金属母线承载。如果金属母线被杂乱地用金属线捆扎，则难以将母线的希望测试的线路定位在用于借助电流传感器检测通过该线路的电流的位置。柔性的罗高斯基线圈允许用户形成围绕待测线路的环。

图1是具有可用于电流探针的罗高斯基线圈12和积分器电路20的电流传感器22的示意性方框图。罗高斯基线圈12具有由导线制成的检测线圈11和导电回线9。导线的一部分以环的形式形成，以产生检测线圈11。回线9具有连接至检测线圈11的环端12b的一端9b，并通过检测线圈11的中心折回至检测线圈11的环始端12a。检测线圈11的环始端12a与回线9的自由端9a靠近地定位。另外，当用户进行测量时，检测线圈11的端部12a和12b布置成物理地靠拢在一起，使得检测线圈11构成围绕待测线路10的磁性闭环。检测线圈11的环始端12a耦联至通常具有电阻器14、电容器16和运算放大器18的积分器电路20。导电回线9的自由端9a耦联至地。

在待测线路10中流动的电流I_p产生在罗高斯基线圈12中感生电压的磁通。如果电流I_p的频率变得较高，则感生电压也变得较高。当电流I_p的频率提高时，积分器电路20通过降低积分器电路20的增益而维持平坦的频率特性。Howell等人的美国专利7,598,724和Kato的美国专利6,885,183公开了罗高斯基线圈的一些应用。

图2是示出用于测量电流信号的罗高斯基线圈传感器70的使用的待测器件的局部示意图。图2中的待测器件是在用于驱动电感负载或三相电机46的逆变器电路系统中的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)40。逆变器电路系统具有多个IGBT 30、32、34、36、38和40，所述多个IGBT 30、32、34、36、38和40具有各自的续流二极管50、52、54、56、58和60。由于三相电机46为电感负载，所以其以电感储存能量，并且再生穿过续流二极管50、52、54、56、58和60的续流电流(flywheel current)。电源48向逆变器电路系统提供功率。PWM(脉宽调制)控制器44经由总线耦联至IGBT驱动器42，以提供PWM控制信号。IGBT驱动器42向IGBT 30、32、34、36、38和40提供栅极驱动电压。根据PWM控制信号调制栅极驱动电压的脉冲宽度。

差分探针62的正和负输入分别耦联至IGBT 40的集电极和发射极，以检测集电极与发射极之间的电压V_ce。差分探针62的输出可连接至数字示波器66的第一通道(CH1)。差分探针64的正和负输入分别耦联至IGBT 40的栅极和发射极，以检测栅极与发射极之间的电压V_ge或栅极驱动电压。差分探针64的输出可连接至示波器66的第三通道(CH3)。电流探针68可使用罗高斯基线圈70和积分器电路72，以检测IGBT 40的发射极电流I_e。电流探针68的输出耦联至示波器的第二通道(CH2)。数字示波器66从待测器件接收电流和电压信号，并且为作为波形显示而存储作为数字数据的信号。

图3示出示波器66的三个通道的电压和电流波形。横轴和竖轴分别为幅度和时间。显示区A的时间轴比显示区B的时间轴长。也就是说，显示区B的电压和电流波形是在显示区A中由方框74指示的电压和电流波形部分的放大形式。CH1和CH2的电压和电流波形的每个脉冲示出在上升沿处的电涌。

图4示出与图3的显示区A对应的三个通道的电压和电流波形，其中竖轴相对于图3的显示区A的竖轴被放大。图4所示的第二通道的电流波形具有正半周期和负半周期。电流波形示出在正半周期期间流入IGBT 40的发射极的电流，其是利用脉宽调制来导通和关断IGBT40的栅极驱动电压的结果。在负半周期期间，电流通过续流二极管60被汲取至电机46。