[实用新型]一种大电流直流滤波装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及滤波器技术领域，特别是涉及一种大电流直流滤波装置。

背景技术

随着电动汽车等直流负载的飞速发展和广泛应用，直流电能计量成为了电力计量的 一个重要组成部分，为了检定各种直流电能表，需要开发稳定度高的可调节精密直流大 电流源。目前，直流大电流源通常采用开关电源实现，开关电源的输出纹波由开关电源 的储能电感和储能电容决定。通常的开关电源由于纹波电流大，会降低直流大电流源输 出的稳定度，而使之不能满足检定直流电能表的要求。

由于电感具有直流阻抗低，交流阻抗大的特性，利用大电感来抑制大电流直流电流 源的纹波是一种非常有效的方式。LC滤波器是减少纹波和噪声的基本方法，经过单级LC 滤波器滤波后得到的电压峰峰值V_r(pp)如式一所示：

式一：其中，V_r(pp)为LC滤波器输出电压峰峰值，V_in(pp)为滤波前电压峰峰值，L为LC滤波器的电感值，C为LC滤波器的电容值。

从式一可以看出，对于一定频率的纹波，经过LC滤波，输入纹波的抑制比由电感 和电容的乘积决定，电感越大，电容越大，对纹波的抑制作用越强。

为了增大电感，通常在电感器的设计中引入铁芯，引入铁芯的电感器的电感值如式 二所示：

式二：其中，MPL为铁芯磁路长度，μ_m为铁芯最大磁导率，N为线圈的匝数，A_C为铁芯截面积。

另外，为了避免铁芯磁饱和而必须在铁芯中引入气隙，引入气隙后的电感器的电感 值如式三所示：

式三：其中l_g为气隙磁路长度。

由式二和式三可知，当铁芯开气隙之后，电感器的电感值降低，即在铁芯中引入气 隙，限制了电感值的增大。

另外，大容量的电容体积庞大，且其所能通过的纹波电流是有限的，通过提高LC 滤波器的电容值来加强对纹波的抑制性能也不易实现。

综上所述，现有的LC滤波器无法满足大电流直流滤波要求，因此，一种对纹波具 有更好抑制效果的大电流直流滤波器亟待出现。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供了一种大电流直流滤波装置，以解决现有技术中LC滤波 器无法满足大电流直流滤波要求的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：

一种大电流直流滤波装置，包括用于套设在初级绕组上的第一铁芯和第二铁芯，所 述第一铁芯上设有气隙，所述气隙内设有霍尔传感器，所述霍尔传感器的输出端依次串 联有低通滤波电路、前置放大电路、伺服电流源、绕于第二铁芯上的第二次级绕组以及 绕于第一铁芯上的第一次级绕组，所述第二次级绕组的另一端接地；

所述初级绕组的匝数为n₁，所述第一次级绕组和第二次级绕组的匝数均为n₂，当初 级绕组中的电流值为I_P时，第一次级绕组和第二次级绕组中的电流值为I₂，且满足关系： n₁I_P＝n₂I₂。

优选地，所述霍尔传感器包括第一放大器、第二放大器和霍尔器件，所述第一放大 器用于向霍尔器件提供恒定的工作电流，所述第二放大器用于抵消霍尔器件的同相电压， 所述霍尔器件用于在检测到磁通时输出以地电位为基准的霍尔电压。

优选地，所述低通滤波电路的输入端连接所述霍尔传感器的输出端，用于抑制霍尔 电压中的高频电压信号。

优选地，所述前置放大电路的输入端连接所述低通滤波电路的输出端，用于将输入 的电压线性放大。

优选地，所述前置放大电路对电压的放大倍数为10-100倍。

优选地，所述前置放大电流对电压的放大倍数为10倍。

优选地，所述伺服电流源包括第三放大器和第四放大器，所述第三放大器的输入端 连接前置放大电路的输出端，所述第四放大器的输出端连接第一次级绕组，所述伺服电 流源用于根据输入的电压输出对应的电流。

优选地，所述气隙的长度为1.5mm。

优选地，所述第一次级绕组和第二次级绕组的匝数n₂＝2500。