[发明专利]电流测量方法及装置

说明书

本发明提供了一种电流测量方法及装置，涉及电子电路领域。该电流测量方法包括：调节第一辅助电流，使第一辅助电流通过辅助电流的辅助线圈所产生的磁场强度与待测电流所产生的磁场强度之和为第一磁场强度；获取第一辅助电流的值；导通第二辅助电流，第二辅助电流所产生磁场强度的方向与第一辅助电流所产生磁场强度的方向相反；调节第二辅助电流，使第二辅助电流通过辅助电流的辅助线圈所产生的磁场强度与待测电流所产生磁场强度之和为第二磁场强度，第二磁场强度与第一磁场强度大小相等、方向相反；获取第二辅助电流的值；将第二辅助电流与第一辅助电流做差分运算，根据两者差值以及辅助线圈匝数计算待测电流。该方法可提高测量精度。

技术领域

本发明涉及电子电路领域，具体而言，涉及一种电流测量方法及装置。

背景技术

在现代工业控制、仪器仪表、电力电子设备等系统中，电流的非接触检测技术是保障系统安全运行的一项不可或缺的技术。例如，在电力传输系统中，系统经过长时间的运行后，由于老化、天气等原因，其传输导线的绝缘性必然下降，此时产生的微小泄漏电流有可能使系统拒绝动作或产生误动作，是系统安全运行的巨大隐患。现有的测量技术如图1和图2所示，图1示出了电流的非接触测量时需要构建的电流探头。电流探头包括磁回路、探测器件和辅助线圈。磁回路由软磁材料构成。该磁回路可以是一个，也可以是多个磁回路的并联。该磁回路中可以不包含气隙，也可以包含一个或多个气隙，并且磁回路可以是任意的闭合形状。

利用磁敏器件进行检测时，探测器件是嵌入磁回路气隙中的霍尔元件、磁敏电阻等；在利用磁调制原理检测时，探测器件就是一组或多组缠绕在磁回路中的线圈，这一类的检测时需要外围电路通过线圈对磁路不停的励磁，并与直流磁场产生相互作用后，才能产生出可检测的电学量。

辅助线圈可以是一组，也可以是多组。待测电流一般采用单匝穿芯的结构方式，但也可以采用多匝缠绕的方式。

电流探头仅仅看成一个可以将外部待测电流值转化为可检测电学量的器件，而与电流探头采用何种具体的检测方式无关。

图2是目前广泛采用的一种称为“零磁通”测量控制技术的电路原理示意图。假设外部的待测电流为I，采用单匝穿芯的结构，辅助线圈的匝数为N。

电路首先将电流探头检测到的信号进行放大处理，然后用这一放大后信号对辅助线圈上的电流I_A进行控制，辅助线圈上的电流I_A所产生的磁场必须要抵消外部待测电流I所产生的磁场。这样整个电路就构成了一个负反馈环路，根据深度负反馈原理，只要环路增益足够大，辅助线圈上电流I_A所产生的磁场就等于外部待测电流I所产生的磁场，磁芯始终工作在“零磁通状态”状态,辅助线圈电流I_A有：I_A＝-I/N。

上式中的电流方向根据图2中电流的标注方向确定。这样，根据辅助线圈上的电流I_A，电路即可以完成对外部电流I的测量。

补充说明一点，以上论述的“零磁通”测量控制技术，还可以扩展为更广泛的“恒磁通”控制技术：在图2的原理结构不变的情况下，通过对辅助线圈电流I_A进行进行控制，使得辅助线圈上的电流I_A所产生的磁场与外部待测电流I所产生的磁场之和始终为一个恒定值，即：

I_A×N+I＝H₀

I_A＝H₀/N-I/N

其中H₀代表一个恒定的磁场强度，也可以代表一个恒定的电流，同样可以完成对外部待测电流I的测量，而“零磁通”技术只是“恒磁通”控制技术的一个特例。

图1和图2示出的现有技术容易因磁材料特性和电路特性两方面而产生输出零点的稳定性问题，即“零点漂移”问题。在实际应用如在小电流的测量时，这一现象已经成为限制相关产品测量精度的根本原因。