[实用新型]可在线退磁的闭环霍尔电流传感器

说明书

本实用新型公开了一种可在线退磁的闭环霍尔电流传感器，包括副边线圈和电流测量回路，所述电流测量回路包括霍尔传感器、平衡电路和测量电阻，所述副边线圈通过第一开关电路和第二开关电路分别与电流测量回路和退磁回路连接；所述第一开关电路和第二开关电路由互为反相的使能信号控制，当第一开关电路关断、第二开关电路导通时，副边线圈接入退磁回路，当第二开关电路关断、第一开关电路导通时，副边线圈接入电流测量回路；本实用新型结构简单、体积小，易于集成封装；通过单一的使能控制线进行测量/在线退磁功能切换控制，退磁过程自动完成、退磁回路自动复位，操作简便可靠；电气接口与现有霍尔电流传感器兼容，方便推广应用。

技术领域

本实用新型涉及电能参数测量设备，尤其涉及一种可在线退磁的闭环霍尔电流传感器。

背景技术

霍尔电流传感器是利用霍尔效应将一次大电流变换为二次微小电压信号的传感器，根据结构可分为开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器。闭环式霍尔电流传感器通过绕在磁芯上的多匝补偿线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边电流产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零，并根据补偿电流与原边电流之间的对应关系实现大电流测量；由于闭环式霍尔电流传感器气隙处的磁场始终在零磁通附近变化，磁场变化幅度非常小，磁芯的非线性及磁滞效应不会对输出造成影响，因此可以获得较好的线性度、较高的精度和频响特性，广泛应用于各种电路的电流检测。

在闭环霍耳电流传感器应用过程中，当副边电路没有接通电源或者传感器副边开路时，若在传感器的原边通过电流，则传感器的磁芯将被磁化而产生剩磁；剩磁一旦产生，不会自动消失，在正常运行条件下将长期存在，磁芯剩磁的存在将影响传感器的测量精度并单向改变传感器的测量范围；在霍尔电流传感器磁芯退磁方面，基于传感器的封闭结构，目前常用的有效退磁方法是断开副边供电，在原边通过等级相当的交流电流并逐渐衰减其幅值，直到为零，但对于大电流应用场合，如电动汽车充电站、新能源发电等应用环境，受主回路结构限制，可调交流电源并非必要条件，因此采用该方法进行闭环霍尔电流传感器的退磁存在较大的困难，难于操作且大幅增加应用成本。

关于电流传感器中磁芯剩磁处理的相关专利/文献描述如下：

1、申请号为200410042701.8专利公开了一种量计型电磁式电流互感器剩磁抑制方法，该方法是在电磁式电流互感器的副边和负荷之间并接限压元件构成的剩磁抑制装置，即当副边输出电流超过设定的域值时，副边的电流将主要从剩磁抑制装置所在的支路流过，同时电流互感器副边的输出电压被限制到预设水平，磁芯中的磁通将受到限制不会大幅增大，在电流中止后磁芯中剩磁将被限制，不会过大；此方法只能对剩磁进行部分抑制，不能完全消除剩磁；2、申请号为201310080320.8的专利公开了一种电流互感器剩磁测量系统及测量方法，通过对电流互感器充电、放电和反向充电操作过程的数据采集，上位机接收数据单元所采集的电流互感器数据信号，进行相关数据处理，计算出剩磁系数，并通过进行结果补偿。此方法需配置专用数据采集单元和数据处理计算机，结构复杂，成本高；3、从洪伟,杨煜普.卡尔曼滤波在电流互感器电磁测量中的应用，《传感器与微系统》,2012,31(7):146-148，该文献在数据采集的基础上通过卡尔曼滤波处理，消除了传感器零点漂移引起的误差积累问题。该方法和第2种方法类似，需要配置专用数据采集单元和数据处理计算机，结构复杂，成本高；4、井辉.磁通式高精度直流电流霍尔数字传感器设计，科技通报，2015.12，该文献通过MSP430单片机的集成A/D检测零点偏移，再通过D/A输出反向信号对传感器的零点进行主动补偿。该方法提高了测量精度，但磁芯的剩磁仍会影响传感器的量程。5、申请号为201510900052.9的专利申请公开了一种基于极性反转的直流电压源的铁芯剩磁消除和测量方法，通过微处理器、时间测量和电力电子开关等单元开关实现对退磁激励的极性控制和激励时间控制。6、申请号为200910241742.2的专利申请提出了一种基于辅助电源和校准线圈的霍尔电流传感器在线检测校准方法。上述各方法中，除第1、4种方法外，其他方法均需要需要配套专用外围设备，才能完成磁芯剩磁检测和补偿，成本较高；各方法侧重于剩磁抑制和补偿处理，均未涉及磁芯剩磁退磁处理。