[发明专利]一种用于交直流大电流测量的零磁通磁通门电流传感器

权利要求书

1.一种用于交直流大电流测量的零磁通磁通门电流传感器，所述传感器包含：

环形磁芯，所述环形磁芯的几何对称线上设置有两个对称的凹槽，每个凹槽用于将一组磁通门检测磁芯单元固定至环形磁芯内；一组磁通门检测磁芯单元正向固定在所述环形磁芯的一个凹槽内，另一组磁通门检测磁芯单元反向固定在另一个凹槽内；

两组磁通门检测磁芯单元，每组磁通门检测磁芯单元均包含磁通门检测磁芯以及激励绕组，所述激励绕组绕制在磁通门检测磁芯上，所述激励绕组与磁通门电路相连；

一次电流线，所述一次电流线穿过环形磁芯的中心，并且连接到被测电流的输出端，所述一次电流线穿过环形磁性中心的匝数为N1匝，其中N1为自然数；

二次电流线，所述二次电流线绕制在环形磁芯上，绕制匝数为N2匝，所述二次电流线的输入端连接放大电路的输出端，所述二次电流线的输出端连接过载保护电路的输入端，其中N2为自然数；

处理电路，所述处理电路包含放大电路、过载保护电路以及两组磁通门电路；每组磁通门电路用于控制磁通门检测磁芯，第一组磁通门电路的输入端连接第一组磁通门检测磁芯上绕制的激励绕组，第二组磁通门电路的输入端连接第二组磁通门检测磁芯上绕制的激励绕组，两组磁通门电路的输出端均连接放大电路的输入端；所述放大电路用于放大电压信号，所述放大电路的输入端与两组磁通门电路相连，放大电路的输出端与二次电流线输入端相连；所述过载保护电路输入端与二次电流线输出端连接。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述每个磁通门检测磁芯为两个棒形磁芯，所述每组磁通门检测磁芯单元包含第一棒形磁芯、第二棒形磁芯、第一激励绕组以及第二激励绕组；所述第一激励绕组绕制于第一棒形磁芯，所述第二激励绕组绕制于第二棒形磁芯；所述第一激励绕组与第二激励绕组反向串联，并均与磁通门电路输入端相连。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述每组磁通门检测磁芯为一个或多个其他形状磁芯，所述其他形状磁芯为任意立体几何形状磁芯，且满足放置于两个凹槽内的其他形状磁芯关于环形磁芯中心是对称的。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述磁通门电路包含：磁通门驱动芯片以及转接头；所述磁通门驱动芯片的驱动端与磁通门检测磁芯单元激励绕组连接，所述磁通门驱动芯片输出端与转接头连接，磁通门驱动芯片用于将激励绕组感应的磁通量信号转化为电压信号。

5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述放大电路包含：两个转接头，运算放大器A1、A2、A3以及A4，集成功率放大器A5；所述A1通过一个转接头与第一磁通门电路连接，所述A2通过另一个转接头与第二磁通门电路连接；所述A1的输出端与A3的反相输入端连接，所述A2的输出端与A3的反相输入端连接；A3的输出端与A5的反向输入端连接；所述A5的输出端与二次电流线的输入端连接；A5的输出端通过过载保护电路与二次电流线的输出端连接；二次电流线的输出端与A4的同相输入端连接；A4的输出端与A5的同相输入端连接。

6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述环形磁芯为超微晶环形磁芯。

7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述磁通门检测磁芯为坡莫合金磁芯。

8.一种使用零磁通磁通门电流传感器测量交直流大电流的方法，所述方法包含：

步骤一，一次电流线在环形磁芯上产生一次电流磁通量；

步骤二，磁通门检测磁芯单元根据环形磁芯磁通量产生相应感应信号，并将所述感应信号输出至磁通门电路；

步骤三，磁通门电路将相应的感应信号转换为电压信号并输出至放大电路；

步骤四，放大电路将两个磁通门电路输出的电压信号进行叠加并放大，将处理后的电压信号输出至二次电流线，形成二次电流；

步骤五，二次电流在环形磁芯上产生二次磁通量；所述二次磁通量与一次磁通量方向相反，所述二次磁通量与一次磁通量相互作用，使总的磁通量之和为零；

步骤六，测量二次电流值大小，计算得出待测的一次电流值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：一次电流的安匝数等于所述二次电流的安匝数，所述安匝数为线圈匝数与通过电流的乘积，一次电流值为N2/N1倍的二次电流值，其中N1为一次电流线穿过环形磁芯中心的匝数，N2为二次电流线在环形磁芯上的绕制匝数，N1以及N2均为自然数。