[发明专利]一种电流测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流测量装置。

背景技术

随着电力电子技术在各种行业中的广泛应用，电力电子设备控制和防护中对电流测量装置、技术的要求越来越高。在精确控制、高速控制领域，要求电流测量装置不仅要精确、快速，而且结构简单、成本较低。目前常用的电流测量工具为罗氏线圈和电流钳，这两种测量工具在大电流、交流变化的测量场合应用广泛，但在小电流测量、精确测量或直流电流量测量方面，两种测量工具易受噪音干扰、测量误差大，测量延迟时间长，不利于精确控制、快速控制，且罗氏线圈成本高。

专利CN103123369A给出了一种通过磁场收集环进行电流测量的感应装置，测量精度高，可以测量弱电流，但由于其原理基于霍尔效应，装置不适用于直流电流测量。专利CN101871959A给出了一种光纤珐珀电流传感器，与专利CN103123369A一样，不适用于直流电流测量，并且该方法成本很高。专利CN1959419A给出了一种由导磁环和霍尔元件构成的电流测量装置，这种方法也不能测量直流电流，且对制造工艺要求苛刻、成本高。上述电流测量方法、装置都基于霍尔效应原理，在复杂电磁环境下，被测电流导线与测量工具不能紧密贴合，容易出现干扰大、零漂不稳等现象。

刺刀螺母连接器(BNC)是工业测量、视频线路连接领域的标准元件，具有成本低、连接可靠、抗干扰能力强、响应频率宽等优点。刺刀螺母连接器也是示波器、录波仪等常用测量设备的信号测量标准接口。

使用采样电阻测量电流是精确电流测量中常用的方法，由于电压的测量成本较电流测量低得多，采用测量采样电阻两端电压间接测量电流的方法可以降低整套电流测量系统的成本和体积。而直接电流测量手段如罗氏线圈，依据的是电磁感应原理，在低频电流(包括直流)测量中误差较大，采样电阻测量电流的装置提高了频带测量范围。采样电阻的测量较为独立，不易受电磁干扰影响，而罗氏线圈等电流测试手段一般不能与被测导线紧密接触，出现测量结果中夹杂电磁噪声的现象，使得测试结果中噪声含量远比采样电阻方法大得多，这种现象在小电流测试情况下尤为明显，所以采样电阻测量电流有更好的信噪比特性。由于测量环境中电磁噪声的存在，在罗氏线圈测量电流时，即使被测电流恒为零，其测量结果也会随噪声波动，产生零漂现象；而采样电阻测量电流不会出现此问题，采样电阻可以取得更高的测量精度。霍尔效应使得罗氏线圈等常用电流测量工具的测量响应时间变长，不利于快速控制，而采样电阻测量延时相对较小，可以提高控制速度。

发明内容

本发明的目的是克服普通电流测量工具测量频带窄、噪声影响大、零漂大、测量成本高的缺点，提出一种新的电流测量装置。

本发明电流测量装置包括测量部分、电路连接部分和信号转换处理部分。其中测量部分用于被测电流到电压的转换和电压测量，测量部分与被测电路通过电路连接部分连接；信号转换处理部分用于对测量得到的信号进行模数转换。信号转换处理部分通过BNC同轴线缆输送测得的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号。

所述的测量部分包括相互并联的刺刀螺母连接器和采样电阻。所述的电路连接部分为印制电路板上的金属电路、金属焊孔或裸露导体。金属焊孔或裸露导体用于连接刺刀螺母连接器和金属电路，位于刺刀螺母连接器与金属电路之间。裸露导体与金属电路连接。采样电阻通过印制电路板的金属电路分别与被测电路正极接口和负极接口连接，通过刺刀螺母连接器一端的金属管脚与所述印制电路板上的金属焊孔焊接，或者，通过刺刀螺母连接器一端的螺丝螺母与印制电路板表面的裸露导体压接，实现刺刀螺母连接器与采样电阻之间的并联连接。所述的信号转换处理部分包括BNC同轴线缆和模拟/数字转换器，BNC同轴线缆与刺刀螺母连接器连接，通过刺刀螺母连接器标准接口将测得的采样电阻两端的电压传输到模拟/数字转换器，采样电阻两端的电压与被测电流成正比。模拟/数字转换器将电阻两端的电压信号采样并转换为数字信号，输送出来进行存储、显示或监测控制。所述的电流测量装置通过印制电路板与被测电路连接。模拟/数字转换器由外部电源供电。