[发明专利]一种叠加大直流偏置的交流电流的测量装置

权利要求书

1.一种叠加大直流偏置的交流电流的测量装置，其特征在于，包括电流互感器和直流电流测量器件，所述电流互感器的闭合磁芯上分别绕有匝数为N2的次级感应绕组以及匝数为N1的直流抵偿绕组，被测电流作为互感器的初级电流从磁芯中心穿过；所述直流抵偿绕组通过依次连接的直流电流驱动电路和低通滤波电路连接直流电流测量器件，所述直流电流测量器件把测得的电流信号转换成电压信号，通过低通滤波电路滤除交流成分后，再通过直流电流驱动电路给直流抵偿绕组输出一个能抵消直流偏置电流在电流互感器中产生的磁感应强度的直流电流。

2.根据权利要求1所述的叠加大直流偏置的交流电流的测量装置，其特征在于，所述直流电流驱动电路包括由运算放大器、场效应管和反馈电阻组成的闭环控制回路，所述低通滤波电路输出的近似直流的电压信号输入至运算放大器的同相输入端，运算放大器的反相输入端连接至场效应管的负输出极，该输出级通过反馈电阻接地，运算放大器的输出端连接场效应管的控制极；所述直流抵偿绕组的一端连接场效应管的正输出极，直流抵偿绕组的另一端通过保护电阻连接供电电源。

3.根据权利要求1所述的叠加大直流偏置的交流电流的测量装置，其特征在于，所述次级感应绕组依次连接电流电压转换电路和信号调理及频率补偿电路，通过电流电压转换电路把感应的交流电流转换成电压信号，再通过信号调理和频率补偿电路最终输出与被测的交流电流成一定比例的电压信号。

4.根据权利要求3所述的叠加大直流偏置的交流电流的测量装置，其特征在于，所述电流电压转换电路包括运算放大器，运算放大器的输出端与反相输入端之间具有反馈电阻，运算放大器的两个输入端通过输入保护电路连接所述电流互感器的次级感应绕组输出端，所述输入保护电路包括两个反向并联连接的二极管。

5.根据权利要求1至4之一所述的叠加大直流偏置的交流电流的测量装置，其特征在于，当被测交流电流的频率范围在10Hz～1MHz时，所述磁芯选用高磁导率材料，所述高磁导率材料包括坡莫合金、非晶磁芯或纳米晶磁芯。

6.根据权利要求1至4之一所述的叠加大直流偏置的交流电流的测量装置，其特征在于，当被测交流电流的频率范围在10kHz～30MHz时，所述磁芯选用低磁导率材料，所述低磁导率材料包括铁氧体磁芯或铁硅铝磁芯。

7.根据权利要求1至4之一所述的叠加大直流偏置的交流电流的测量装置，其特征在于，所述直流电流测量器件为霍尔传感器。

8.根据权利要求1至4之一所述的叠加大直流偏置的交流电流的测量装置，其特征在于，所述直流偏置电流幅度的最大值大于50A；所述交流电流幅度的最小值大于1mA。