[发明专利]一种磁调制电流传感器及其制作方法

说明书

本发明提供一种磁调制电流传感器，包括：第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯，分别绕制在第一磁芯和第二磁芯的第一线圈和第二线圈；绕制在第三磁芯或整体磁芯上的辅助线圈；绕制在整体磁芯上的初级线圈和次级线圈；与第一线圈和第二线圈的输入端均连接的激励信号发生单元；和输入端与第二线圈和辅助线圈相连，输出端与次级线圈连接的电流补偿单元；第一磁芯和第二磁芯的等效单匝电感量一致，且第三磁芯的等效单匝电感量大于第一磁芯和第二磁芯。本发明的磁调制电流传感器根据调制信号的变压器模型，通过使第三磁芯的等效单匝电感量大于第一和第二磁芯，增大了次级绕组的等效滤波电感值，提高了激励噪声的滤波效应。由此抑制电流传感器的调制噪声。

技术领域

本发明涉及一种电流传感器及其制作方法，具体涉及一种磁调制电流传感器及其制作方法。

背景技术

高精度的交直流电流传感器(DCCT)由于其测量精度高、频带宽、电气隔离等特点，广泛应用于加速器、医疗、科研、测量等多个领域，具有广泛的应用前景。在直流输电系统、变频调速装置、UPS电源、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机监测系统、加速器运行、电网监控系统和需要隔离检测电流的各个领域中，精确检测和控制直流电流，是设备安全可靠运行的根本保证和首先要解决的问题。

磁调制器最早应用于20世纪30年代的磁通门磁强计和直流小信号放大器中。国内对磁调制器理论研究始于20世纪70年代，中国计量科学研究院对磁调制技术了做了系统的理论分析，建模，分析计算了各种激励条件下的灵敏度，并讨论了相敏解调及峰差解调原理，给出了双磁调制器的实体概念。奠定了国内磁调制技术的理论基础，给出了磁调制器的传输特性和整体线路模型，简要分析了磁调制的噪声和零点误差。

基于磁调制解调的零磁通的检测方案，在DCCT的次级输出端存在调制噪声。传统的方案采用磁通抵消方式，降低次级调制噪声，当交直流电流传感器(DCCT)的第一线圈和第二线圈的匝数相等时，第一磁芯和第二磁芯在激励信号作用下产生的磁通密度大小相等，方向相反，因此，在第三绕组上就不会有电压值产生。而如果第一磁芯和第二磁芯的磁特性(即，导磁率)不一致，则在激励信号作用下两个磁芯产生的磁通密度不相等，由此在第三绕组上就会有一定的电压信号产生，这个电压信号的成分主要是激励频率及其谐波，因此在磁调制峰值检波工作模式下激励噪声仍然存在，在两个激励磁芯磁特性不匹配时，激励噪声会影响DCCT的测量精度。

现有的专利申请号201610171249.8的专利公开了一种交直流电流传感器的磁芯选择方法，可以通过选择磁特性一致的第一磁芯和第二磁芯来降低调制噪声。然而，经过挑选的磁特性一致的磁芯在检测电路在有被测电流通过时还是会产生两个激励磁芯磁场的不对称，产生调制噪声。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁调制电流传感器及其制作方法，从而有效抑制磁调制电流传感器的调制噪声。

为了实现上述目的，本发明提供一种磁调制电流传感器，包括：叠放在一起以形成同一轴心的整体磁芯的第一磁芯、第二磁芯和第三磁芯，分别绕制在第一磁芯和第二磁芯上的第一线圈和第二线圈；绕制在第三磁芯或整体磁芯上的辅助线圈；绕制在整体磁芯上的初级线圈和次级线圈，该初级线圈接收外围输入的被测直流电流或被测交流电流，所述次级线圈的输出端输出测得的直流电流或交流电流；一激励信号发生单元，与所述第一线圈和第二线圈的输入端均连接，分别向所述第一线圈和第二线圈提供激励电流；和一电流补偿单元，其输入端与所述第二线圈和所述辅助线圈的输出端相连，其输出端与所述次级线圈连接，向所述次级线圈输出一补偿电流；所述第一磁芯和第二磁芯的等效单匝电感量一致，且所述第三磁芯的等效单匝电感量大于所述第一磁芯和第二磁芯的等效单匝电感量。

所述次级线圈与第一线圈的匝比Ns/N1为5-10。

第一线圈和第二线圈的输入端为异名端，所述第一线圈和第二线圈的匝数相同，采用一致的绕制方法且采用同样的材质和线径的导线绕制。