[发明专利]基于单正电源供电的磁调制交直流剩余电流检测系统

说明书

本发明涉及一种基于单正电源供电的磁调制交直流剩余电流检测系统，该系统包括电流互感模块，用于感应负载电路中剩余电流并转化为剩余电流信号输出；磁调制模块，接收剩余电流信号，同时产生激励电流信号，并将剩余电流信号调制到激励电流信号中形成调制信号输出；磁解调模块，接收调制信号并进行解调处理，得到剩余电流信号并输出；信号处理模块，接收剩余电流信号，进行AD采样并计算得到剩余电流大小与方向；电源模块。采用上述系统后，实现负载电路中剩余电流检测，满足国标对于高频交流剩余电流1000Hz及以下、脉动直流、平滑直流以及不同频率成分的复合剩余电流的检测，同时降低了电路的复杂性，降低了成本，提高了检测的可靠性。

技术领域

本发明涉及低压配电领域中对剩余电流的检测，尤其是涉及一种基于单正电源供电的磁调制交直流剩余电流检测系统。

背景技术

剩余电流保护断路器是低压配电领域防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效保护电器。目前被广泛应用于工业、商业和住宅等各种用电场所，具有体积小、易操作、分断能力强，可靠性高等特点。但是这些剩余电流保护断路器中剩余电流的检测大部分是基于50Hz的工频交流剩余电流即AC型剩余电流。

随着智能电网的发展，电力电子技术的不断进步，采用电力电子等非线性的负载设备不断增多。因此，由这些非线性负载设备产生的剩余电流也变得越来越复杂，剩余电流信号不仅仅是单一工频频率50Hz的正弦波信号，而且还含有多种交直流分量的复杂波形信号，甚至是平滑的直流波形信号。在不同的应用场合，剩余电流的基波频率达到1000Hz的频率。特别在变频控制系统中，剩余电流更加复杂，高频频率的剩余电流大，且频率可变。因此，深入研究具有交直流分量的，高频的剩余电流检测新的方法，原理具有重要的理论意义和使用价值。国家也于2008年制定了《家用和类似用途的不带和带过电流保护的B型剩余电流动作断路器》的标准，并于2017年进行了修订，形成了GB/T22794-2017新的B型剩余电流动作断路器标准。

目前，交直流剩余电流的间接检测方法主要用霍尔传感器检测和磁调制传感器检测。由于霍尔传感器电流检测法是利用霍尔效应来实现电流检测，其受温度变化影响大，产生干扰大，检测弱电流灵敏度低，因此，不适合检测弱电流的交直流剩余电流。磁调制剩余电流传感器具有检测弱电流宽，灵敏度高，高线性度，受温度影响小，产生干扰小等优点广泛应用于交直流剩余电流检测。

目前，基于磁调制的剩余电流检测电路均采用正负双电源进行磁调制电路设计和解调电路设计，以便产生双向的激励电流。这增加了电源电路的复杂度，增加了设计的成本，降低了电路的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于单正电源供电的磁调制交直流剩余电流检测系统，实现了交直流剩余电流的检测和保护，降低复杂度，降低成本，提高可靠性。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于单正电源供电的磁调制交直流剩余电流检测系统，该系统包括

电流互感模块，用于感应负载电路中剩余的电流并转化为剩余电流信号输出；

磁调制模块，接收电流互感模块输出的剩余电流信号，同时产生激励电流信号，并将剩余电流信号调制到激励电流信号中形成调制信号Vi输出；

磁解调模块，接收经过磁调制模块调制后的调制信号Vi并进行解调处理，得到剩余电流信号并输出；

信号处理模块，接收磁解调模块的剩余电流信号，进行AD采样并计算得到剩余电流大小与方向；

以及电源模块，用于给磁调制模块、磁解调模块以及信号处理模块供电。

进一步具体的，所述的电流互感模块包括磁芯以及绕制在磁芯上的绕组。

进一步具体的，所述的磁芯由纳米晶合金或者坡莫合金材料制得。