[发明专利]用于罗戈夫斯基线圈传感器的电子积分器

说明书

本发明提供了一种用于电流传感器诸如罗戈夫斯基线圈的积分器电路。该积分器电路包括积分器，该积分器具有用于接收来自电流传感器的信号的输入端并具有提供电压信号的输出端。高通滤波器具有耦合到积分器的输出端的输入端，并且基本消除来自电压信号的DC含量。反馈回路具有耦合到所述积分器的所述输出端并耦合到高通滤波器的输入端，并具有将电压信号的DC含量提供回积分器的输入端的输出端。该积分器电路能够检测正在被监测的所述线路导体中的大电流阶跃，并且能够用于检测线路故障。

背景技术

图1示出了罗戈夫斯基线圈传感器12。柔性线圈12可在不妨碍导电回路的情况下夹在载流导体10周围，并在所有的实际电流范围上均为线性的，并由此形成AC电力工业中有吸引力的电流传感器解决方案。当AC线路位于线圈12中心时，所产生的电压V为：

其中μ₀为自由空间磁导率，n为线圈匝数，A为线圈横截面，r为半径，如图1所示，并且I为线路电流。电压V与微分的线路电流成比例，并且信号V和I将由此显示出90度的相位差。与电流I同相位的信号V将需要进行积分。如果涉及到高次谐波，积分还将导致正确的电流分布。

图1示出在端子16处耦合到线圈12的积分器14的示例，该积分器14具有基本谐波传递函数：

当需要精确的相位信息时，具有所示元件值的积分器14不是适当的解决方案。60Hz时的ωRC乘积仅为约1.2，导致积分器14在线频率处具有大量不期望的相移。消除R₁获得90度的期望相移，使得传递函数得到纯积分器形式：

该传递函数的实际问题在于DC下的放大率变为无限大。因此，输出可包括未定义的DC电平，该DC电平本质上代表积分常数，使得反馈电容器C₁被DC充电。学术上的不定积分学演算忽略了积分常数，即，使其为零，并且现在面临的挑战是将该便利延伸到现有的实际案例中。一种解决方式为在反馈电容器C₁上放置晶体管(MOSFET)，让电容器偶尔放电，使得OPAMP 15的DC输出得以重新定义。这种方法需要定时电路不经常地放电，但仍在优选时刻有规律地放电。当用接近完美的MOSFET很好地执行时，该方法可提供该解决方式。

因此，存在对用于罗戈夫斯基线圈或其它电流传感器的改善积分器的需要。

发明内容

用于电流传感器的积分器电路，与本发明一致，包括具有输入端和输出端的积分器，该输入端用于接收来自电流传感器的信号，该输出端提供电压信号。高通滤波器具有耦合到积分器的输出端的输入端并具有输出端，并且高通滤波器基本消除来自电压信号的DC含量。反馈回路具有耦合到积分器的输出端并耦合到高通滤波器的输出端的输入端，并具有向积分器的输入端提供电压信号的DC含量的输出端。

附图说明

附图并入本说明书并构成本说明书的一部分，它们连同具体实施方式一起阐明本发明的优点和原理。在附图中，

图1是用于罗戈夫斯基线圈传感器的现有技术积分前置放大器的图示；

图2是用于罗戈夫斯基线圈传感器的积分器电路的图示；

图3是比较由电流变压器和图2的积分器电路测量的线路电流的图；

图4是图2的积分器电路的振幅响应的图；

图5是图2的积分器电路的相位响应的图；并且

图6是图2的积分器电路的线路阶跃电流与脉冲响应的图。

具体实施方式