[发明专利]一种新型的直流电流测量装置

说明书

本发明公开了一种新型的直流电流测量装置。属于直流电能计量技术的直流电流测量技术领域，本发明是为了解决现有直流电流传感器在直流电能计量的不足，当直流电流中叠加有较大交流分量时，现有的直流传感器测量结果可能导致电能“多计量”或“少计量”的现象，本发明提出一种新型的直流电流测量装置，将叠加有交流分量的直流电流进行分离，分别输出直流分量和交流分量，为直流电能表的电流采集提供了多种选择，从而进一步提高直流电能计量的准确度。一种新型的直流电流测量装置包括直流测量用电磁铁芯、交流测量用电磁铁芯、输入电流测量线圈、激励电流、直流检测线圈、反馈线圈、交流检测线圈、放大电路、平均值计算电路、积分电路、功率放大电路、滤波电路、直流输出以及交流输出。

技术领域

本发明涉及直流电能计量技术的直流电流测量领域，具体涉及一种新型的直流电流测量装置。

背景技术

近年来，直流输配电越来越多的应用到电网中，在直流输电母线上并联有不同的负载，比如通过DC/AC给电动机或其他交流装置供电，而交流负载往往需要无功功率，这些通过DC/AC变换器的无功需求会导致直流端的输入电流叠加了一个交流分量，它是DCAC变换器交流端的无功需求产生的，在有些场合(如地铁机车)，这部分叠加在直流上的交流分量很大，且频率较低，难以通过滤波手段滤除。随着直流电网的广泛应用，直流电能表将作为直接电能计量的重要依据，而前述的这种现象，传统的直流传感器不能分解出电流中的直流分量和交流分量，在交流分量较大的情况下，通过传统直流传感器采集的电流信号到直流电能表端，将导致电能“多计量”或“少计量”的现象出现。

传统的直流电流传感器有分流器、霍尔传感器以及磁调制传感器等，利用分流器和霍尔传感器测得的电流信号既包含直流分量也包含交流分量，在直流电能表测量中将交流分量以有效值的方式与直流分量相加，然后进行电能计量，在负载存在无功电流的情况下，它将导致电能“多计量”；利用磁调制直流传感器测量结果仅包含直流分量，而直流电网的直流电压也是叠加有一定的交流分量，电流信号中交流成分中与电压信号中的交流成分中频率相同的那部分属于有功功率，必须被计量，这种情况下，磁调制直流传感器测量将导致电能“少计量”现象。

直流电能表作为未来直流电网中计量结算的重要仪表，提高电能计量准确度是非常必要的，根据直流电网中直流电流的特点，分离出直流电流中的直流分量和交流分量，再进行相关处理是提高直流电能计量的有效手段。

发明内容

本发明是为了解决现有直流电流传感器在直流电能计量的不足，当直流电流中叠加有较大交流分量时，现有的直流传感器测量结果可能导致电能“多计量”或“少计量”的现象，本发明提出一种新型的直流电流测量装置，它将直流电流分解为直流分量和交流分量两部分输出，为直流电网中的直流电能表准确测量提供电流多种选择方案。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

一种新型的直流电流测量装置，包括直流测量用电磁铁芯、交流测量用电磁铁芯、输入电流测量线圈、激励电流、直流检测线圈、反馈线圈、交流检测线圈、放大电路、平均值计算电路、积分电路、功率放大电路、滤波电路、直流输出以及交流输出。其特征在于被测直流电流通过输入电流测量线圈分别绕接在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯匝数大于直流测量用电磁铁芯，其匝数比为k；激励电流产生交流激励电流，其电流频率大于2kHz，它通过线圈绕制在直流测量用电磁铁芯上；直流检测线圈绕制在直流测量用电磁铁芯上；反馈线圈分别绕接在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯匝数大于直流测量用电磁铁芯，其匝数比为k；交流检测线圈绕接在交流测量用电磁铁芯上。

一种新型的直流电流测量装置，其特征在于所述的将叠加有交流分量的直流电流分解及测量过程如下：

激励电流模块产生交流电流，通过线圈在直流测量用电磁铁芯内产生交流磁通φ1，令激励电流在直流测量用电磁铁芯中产生的磁通接近饱和点处。