[发明专利]一种数字式零磁通漏电流传感器

说明书

本发明公开了一种数字式零磁通漏电流传感器。它包括环形铁芯、方波激励电路、整形电路和方波测量电路，所述方波激励电路通过缠绕在环形铁芯原边的激励线圈自激振荡产生方波，所述整形电路用于对方波激励电路产生的方波进行整形，所述方波测量电路对整形后的方波的周期和脉宽进行测量，所述方波激励电路中设有能够改变所述方波的周期的调零电阻。本发明采用数字化测量，闭环反馈式补偿，抗干扰能力强，测量精度高；采用测量方波周期的方式调整传感器零点，无需额外测量其他参数即可实现零点调整，过程简便。

技术领域

本发明属于电流测量技术领域，具体涉及一种数字式零磁通漏电流传感器。

背景技术

越来越多的电力系统采用直流电制供电，而直流电力系统中的电缆存在老化及破损的风险，为避免安全隐患，通常会安装实时监测系统绝缘的绝缘监测装置。绝缘故障定位精度依赖于直流漏电流传感器测量精度，因此需要精确测量1A以下的漏电流传感器。

由于在船舶系统中大量使用直流电气设备，船体上分布着大量的杂散电流，这些电流会引起管路的电化学腐蚀，缩短管路寿命。为监测杂散电路，同样需要测量直流小电流的传感器。

无论是测量系统漏电流还是测量管路上的杂散电流，通常要求传感器测量精度高，口径尺寸大；同时传感器布放的位置空间狭小，附近电子设备布置密集，电磁环境恶劣，电流传感器应具备一定抗干扰能力才能适应其工作环境。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种数字式零磁通漏电流传感器，无需数模转换环节，使用通用自带DAC外设的MCU芯片即可实现电流的数字化精确测量。

本发明采用的技术方案是：一种数字式零磁通漏电流传感器，包括环形铁芯、方波激励电路、整形电路和方波测量电路，所述方波激励电路通过缠绕在环形铁芯原边的激励线圈自激振荡产生方波，所述整形电路用于对方波激励电路产生的方波进行整形，所述方波测量电路对整形后的方波的周期和脉宽进行测量，所述方波激励电路中设有能够改变所述方波的周期的调零电阻，所述方波测量电路的输出端连接有电流补偿电路，所述电流补偿电路的补偿线圈缠绕在环形铁芯副边形成闭环。

进一步地，所述方波激励电路包括激励线圈、运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、调零电阻R3和电阻R4，所述电阻R1一端连接运算放大器U1的反相输入端，电阻R1另一端接地；所述电阻R2一端连接运算放大器U1的反相输入端，电阻R2另一端连接激励线圈一端；所述调零电阻R3一端连接运算放大器U1的同相输入端，调零电阻R3另一端接地；所述电阻R4连接在运算放大器U1的同相输入端与输出端之间，所述运算放大器U1的输出端连接激励线圈另一端和整形电路输入端。

进一步地，所述整形电路包括电阻R5和三极管Q1，所述电阻R5一端连接电源，电阻R5另一端连接三极管Q1的发射极和方波测量电路的输入端，三极管Q1的基极连接方波激励电路的输出端，三极管Q1的集电极接地。

进一步地，所述方波测量电路为单片机。

更进一步地，所述电流补偿电路包括数模转换器、运算放大器U2、电阻R6和补偿线圈，所述数模转换器的输入端连接方波检测电路，数模转换器输出端连接运算放大器U2的同相输入端，运算放大器U2的反相输入端连接电阻R6一端和补偿线圈一端，运算放大器U2的输出端连接补偿线圈另一端，所述电阻R6另一端接地，所述补偿线圈缠绕在环形铁芯上。

本发明的有益效果是：

(1)采用数字化测量，闭环反馈式补偿，抗干扰能力强，测量精度高。

(2)采用闭环反馈式补偿电路在传感器中形成零磁通，无需模数转换器的介入，就能完成整个数字化测量。

(3)引入可调电阻，采用测量方波周期的方式调整传感器零点，方波周期是测量电流必须采集的量值，无需额外测量其他参数即可实现零点调整，过程简便。

附图说明