[发明专利]一种直流电流互感器误差补偿方法

权利要求书

1.一种直流电流互感器误差补偿方法，所述直流电流互感器包括气隙磁芯以及插入到气隙磁芯中的霍尔传感器，其特征在于，所述误差补偿方法包括如下步骤：

S1、计算忽略气隙磁芯的非线性特性时的直流电流，记为被测直流电流，计算忽略霍尔系数随温度变化的关系时的磁通量，记为被测磁通量；

S2、计算考虑了气隙磁芯的非线性特性时的直流电流，记为实际直流电流，计算考虑了霍尔系数随温度变化的关系时的磁通量，记为实际磁通量；

计算考虑了气隙磁芯的非线性特性时的实际直流电流，具体包括如下：

磁芯的磁通密度B_mag表示为关于磁芯磁场强度H_mag的函数：

B_mag＝f_B-H(H_mag)    (公式6)

上式中，f_B-H为磁芯磁场强度到磁芯磁通密度的映射关系；

则其反函数，即磁芯磁场强度H_mag表示为：

由于气隙极微小，忽略其边缘效应，使得磁芯的磁通密度B_mag与气隙的磁通密度B_air相同，故实际直流电流表示为关于磁通量的函数：

上式中，l_mag为磁芯长度，l_air为气隙长度，μ₀为真空磁导率，φ为磁通量的实际值，f_I-φ为磁通量到实际直流电流的映射关系，N为电流匝数，A为气隙磁芯的截面积；

S3、基于步骤S1得到的被测直流电流和被测磁通量以及步骤S2得到的实际直流电流和实际磁通量，分别计算直流电流的误差和磁通量的误差；

S4、基于步骤S3得到的直流电流的误差和磁通量的误差，通过微处理器对含有误差的被测直流电流和被测磁通量进行数字补偿。

2.根据权利要求1所述的直流电流互感器误差补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中，计算忽略气隙磁芯的非线性特性时的被测直流电流，具体包括如下：

由安培环路定律，得到直流电流互感器的磁通量φ_meas为：

上式中，N为电流匝数，L为磁芯总长度；

那么，直流电流互感器的被测直流电流的测量值I_meas为：

3.根据权利要求2所述的直流电流互感器误差补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中，计算忽略霍尔系数随温度变化的关系时的被测磁通量，具体包括如下：

霍尔传感器的霍尔电压V_H为：

上式中，R_H(T₀)为基准温度下的霍尔系数，d为霍尔传感器的厚度，I_C为注入到霍尔传感器中的电流，B为磁通密度，f_H为几何因子；由于霍尔传感器的长度远远大于宽度，故f_H设为1，因此，霍尔电压V_H进一步表示如下：

上式中，A为气隙磁芯的截面积；

则，被测磁通量的测量值φ_meas为：

4.根据权利要求3所述的直流电流互感器误差补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中，考虑了霍尔系数随温度变化的关系时的实际磁通量，是直接通过实测得到。

5.根据权利要求4所述的直流电流互感器误差补偿方法，其特征在于，所述步骤S3中，计算直流电流的误差I_error为：

6.根据权利要求4所述的直流电流互感器误差补偿方法，其特征在于，所述步骤S3中，计算磁通量的误差为：

上式中，T₀代表温度的基准值，即忽略温度影响确定的基准值，T代表温度的实际值。