[发明专利]用于测量高电流范围内的电流的测量装置

说明书

本发明涉及一种测量装置(12)，用于测量高电流范围内、特别是大于1kA的电流范围内的电流(I)，其具有低电阻电流测量电阻器(1)，用于根据四导体技术测量电流；和物理上集成的测量电路(17)，用于测量电流测量电阻器(1)上的电压降。本发明提供了几对电压抽头，用于测量电阻器元件(4)上的电压降，其中，几对电压抽头连接到测量电路(17)。本发明还提供了两个母线连接部(13、14)，用于连接到两个母线(15、16)。温度系数、热电压和偏移的校正以及高采样率和分辨率允许在高AC电流中高分辨率地测量DC电流。

技术领域

本发明涉及一种用于测量高电流范围内、特别是大于1kA的电流范围内的电流的测量装置。

背景技术

例如，从EP 0 605 800 A1中已知，根据四线技术使用低阻抗电流感测电阻器(“分流器”)测量电流。这里，待测量的电流流过低电阻的电流感测电阻器，由此测量在测量电阻器上的电压降，然后根据欧姆定律形成电流测量值。

从WO2014/127788A1中还已知，四线技术还可用于中压和高压系统中的电流测量。然而，该公开尚未提供用于电阻器设计和电流感测电阻器与中压系统或高压系统的电连接的令人满意的解决方案。

此外，US2007/0177318A1提供了一种电流感测电阻器，其能够根据四线技术进行电流测量。然而，这种众所周知的电流感测电阻器设计用于安装在印刷电路板上，因此不适用于中压或高压系统中的电流测量。然而，这个众所周知的电流感测电阻器已经有一个测量电路来测量在电流感测电阻器的电阻器元件上的电压降，从而测量电路可以插在电流感测电阻器的顶部，然后通过卡入式连接连接到电流感测电阻器。在中压或高压系统中缺乏对高电流测量的适应性也是由于测量电路不是结构上集成的，因此没有屏蔽。在中压系统或高压系统中的高电流测量期间，测量电路的电子部件因此会被干扰。

此外，关于本发明的一般技术背景，还应参考US 6 801 118 B1、WO 2013/037677A1和US 3 245 021 A。

发明内容

因此，本发明基于创建相应改进的测量装置的任务。

根据本发明的测量装置首先包括根据现有技术的低阻抗电流感测电阻器，以便根据已知的四线技术测量电流。电流感测电阻器基本上包括：由导体材料(例如铜)制成的第一连接部件，用于将待测量的电流引入电流感测电阻器；由导体材料(例如铜)制成的第二连接部件，用于从电流感测电阻器转移待测量的电流；和由电阻器材料(例如)制成的电阻器元件，电阻器元件电连接在两个连接部件之间并且待测量的电流流过该电阻器元件。这种低电阻的电流感测电阻器通常从EP 0 605 800 A1中已知，但是它们的电阻值、尺寸和形状必须适合于要测量的电流的大小和客户的要求。

此外，基于发明的测量装置包括结构上集成的测量电路，该测量电路测量落在电阻器元件上的电压降。例如，该测量电路可以设计为专用集成电路(ASIC)。例如，从EP 1363 131 A1中已知这样的ASIC，因此该公开的内容关于测量电路的结构和功能完全归于本说明书。然而，应该提到的是，集成测量电路优选地具有16位测量值采集。

基于本发明的测量装置的特征在于，电流感测电阻器的电阻器元件上的电压降不是由一对电压抽头测量，而是由几对电压抽头测量，几对电压抽头连接到测量电路。这是有利的，因为低电阻的电流感测电阻器的电阻器元件中的电流密度在空间上不是恒定的。因此，电阻器元件上的电压降的测量值取决于电压抽头的空间定位，这导致测量误差。另一方面，利用根据本发明的具有多个空间分布的几对电压抽头的测量装置，测量电路可以评估在不同对的电压抽头上测量的几个电压测量值。例如，然后可以从这些不同的电压测量值计算平均值，这使测量误差最小化。关于此的细节从WO2014/161624A1中已知，因此该公开的内容完全可归于本说明书。