[发明专利]一种零磁通电流互感器和误差调制方法

说明书

本发明提供了一种零磁通电流互感器和误差调制方法，包括环形磁芯、原边线圈N₁、采样线圈N₃、副边线圈N₂、采样单元、可控电流源和主控单元；本发明基于误差调制原理，通过补偿励磁电流消除电流累计误差，使磁芯处于零磁通状态，实现了电流互感器的磁性误差为零，使测量结果具有较高的精度。本发明只需要一个磁芯，对磁芯的材质和横截面要求较低，减小了互感器的重量和体积。

技术领域

本发明属于电流互感器技术领域，具体涉及一种零磁通电流互感器和误差调制方法。

背景技术

电流传感器作为第一级采样单元广泛应用于电气设备绝缘在线监测装置中。电流传感器依据测量原理不同，主要可分为：分流器、电磁式电流互感器、光电式电流互感器等。分流器需要直接串接在电气设备接地线中，对电气设备、电力系统和工作人员都有安全隐患；光电式电流互感器在强电磁干扰的电力系统中测量微弱的泄漏电流线性度差、精度低，技术不成熟。因此目前电力系统中主要使用的还是电磁式电流互感器。

电磁式电流互感器基于电磁感应原理，初级线圈内交变电流在其周围空气或其他磁导体内产生变化的磁场，该磁场在与其交链的次级线圈中感应出电动势，当次级线圈闭合时便形成电流，该电流与初级线圈的电流呈现一定的比例关系，通过检测次级线圈的电流就能得到初级线圈电流的信息。这种电流互感器的误差主要来源于励磁电流，因此，为了提高电流互感器的精度性能，根本上要降低电流互感器的励磁电流。降低电流互感器的励磁电流可以从优化电流互感器的结构参数入手，如增大磁芯截面积和减小磁路长度、选用高导磁率的磁芯和增大二次绕组匝数等。但励磁电流仍然存在，电流互感器的误差无法从理论上消除，因此学者们围绕消除电流互感器的励磁电流带来的误差，提出了对电流互感器进行补偿的各种方法，目的是使电流互感器中的励磁电流为零，磁心处于“零磁通”状态。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种零磁通电流互感器和误差调制方法，用于实现磁芯的完全零磁通。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种零磁通电流互感器，包括环形磁芯、原边线圈N₁、采样线圈N₃、副边线圈N₂、采样单元、可控电流源和主控单元；原边线圈N₁、采样线圈N₃和副边线圈N₂环绕在磁芯上；原边线圈N₁串联在待测电路中，采样线圈N₃与采样单元串联，副边线圈N₂与可控电流源串联；采样单元的信号输出端连接主控单元的信号输入端；主控单元的信号输出端连接可控电流源的信号输入端；原边线圈N₁用于流过待测电流I₁；采样线圈N₃用于产生感应电流I_X；副边线圈N₂用于流过补偿电流I₂；采样单元用于检测感应电流I_X；主控单元用于接收和处理采样单元的信号、计算电流累计误差，并向可控电流源发送误差信号和控制信号；可控电流源用于根据控制信号向副边线圈N₂提供补偿电流I₂。

按上述方案，环形磁芯为闭合的圆环，截面为矩形，采用高导磁率材料。

按上述方案，还包括恒定电阻；恒定电阻串联在采样线圈N₃中，采样单元的信号输入端并联在恒定电阻的两端，用于采集恒定电阻两端的电压，并通过恒定电阻的阻值换算感应电流I_X。

按上述方案，采样单元采用受主控单元控制且与主控单元同步的时钟；采样单元采用高位数的数模转换电路。

按上述方案，可控电流源采用由低压直流供电的数控逆变器。

按上述方案，主控单元采用32位单片机或数字信号处理器。