[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

说明书

本发明公开了一种用于交直流大电流测量的零磁通磁通门电流传感器，所述传感器包含一次电流线、二次电流线、环形磁芯、磁通门测量磁芯单元以及处理电路，所述一次电流线穿过环形磁芯中心，与待测电流线相连；所述二次电流线绕制在环形磁芯上；所述环形磁芯的几何对称线上设置有两个对称的凹槽，所述磁通门测量磁芯单元固定于环形磁芯的凹槽内，与处理电路的输入端连接；所述一次电流线穿过环形磁芯中心产生一次磁通量；所述磁通门测量磁芯单元根据感应到的磁通量生成电压信号，电压信号经处理电路输出二次电流至二次电流线，所述二次电流线在环形磁芯上生成二次磁通量，与一次磁通量形成动态平衡；依据二次电流的测量结果，可得到待测一次电流值。

技术领域

本发明涉及测量电变量技术领域，更具体地，涉及一种用于交直流大电流测量的零磁通磁通门电流传感器。

背景技术

电流测量是人类观察和利用电现象的一门历史悠久并不断发展的技术学科。电流测量的覆盖范围很广，对于电流幅值大小的不同，电流变化特性的不同有着不同的测量方法。普通的电流传感器一般只能测量交流，而许多基础科学、应用科学研究以及应用技术等领域需要检测、调节、和控制直流电流。传统的交直流检测方法一般采样电阻分流器检测法，这种检测技术原理简单，在低频率小幅值的电流测量中，表现出高的精度和较快的响应速度，但其测量回路与被测电流没有电气隔离，一般情况下，被测电流都带有几百伏的电压的，而测量回路一般为几伏的系统，如果测量回路与被测电流没有电气隔离，极易损坏昂贵的测量回路系统。并且，在测量100A到1000A大幅值的电流时，电阻分流器的发热巨大，温飘问题不可避免，需要安装复杂的散热系统以保证电阻分流器的正常工作。还有一种交直流检测方法为闭环霍尔电流传感器检测法，虽然闭环霍尔电流传感器实现了测量回路与被测电流的电气隔离，也避免了在测量100A到1000A大幅值电流时的发热问题，但由于霍尔器件本身的缺陷，极易受到外部环境因素的影响，精度等级难以做高，误差很少能做到0.5％以下。

发明内容

为解决技术背景中存在的测量大电流时没有电气隔离，温飘问题以及误差问题等，本发明提供了一种用于交直流大电流测量的零磁通磁通门电流传感器及其测量方法，该传感器可实现测量回路与被测电流的电气隔离，不存在发热发烫问题，可同时测量交流直流电流信号，通过磁通门电路和处理电路实现对二次电流的动态的补偿，抗干扰能力强，精度较高。

所述一种用于交直流大电流测量的零磁通磁通门电流传感器包括：

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；

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。