[发明专利]一种直流电流互感器误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种直流电流互感器误差补偿方法，直流电流互感器包括气隙磁芯及插入到气隙磁芯中的霍尔传感器，误差补偿方法包括：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；S3、基于被测直流电流和被测磁通量以及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、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。本发明提高了直流电流互感器的测量精度，使得测量的结果更加准确。

技术领域

本发明涉及电流互感器技术领域，具体涉及一种直流电流互感器误差补偿方法。

背景技术

由安培环路电路定律可知，磁场强度是产生电流的函数。如果可以检测到磁通量，那么也将检测到电流，通常使用磁芯来最大化磁通密度。因此，可将磁通量转换为电压信号的霍尔传感器被广泛用于直流电流互感器中。

为了将霍尔传感器插入到磁芯中，使用了气隙磁芯，得到了如图1所示的直流电流互感器。若忽略气隙磁芯的非线性特征，由安培环路定律可知，要想测得直流电流只需要测得磁通量。霍尔传感器是磁传感器的一种，利用半导体霍尔效应来检测磁通，图2显示了霍尔传感器的霍尔效应，霍尔传感器的厚度与磁芯的截面积是恒定的，若忽略霍尔系数随温度变化的关系，则霍尔传感器的电阻与注入的电流不变，因此霍尔电压与磁通之间是线性关系。

上述直流电流互感器现有的测量方法是通过测量霍尔电压得到磁通量进而得到被测直流电流的值。但是此方法忽略了气隙磁性的非线性特性以及霍尔系数随温度的变化，测量存在误差。

虽然气隙长度较短，但由于空气与磁铁的磁导率不同，因此被测电流与磁通量为非线性关系，现有测量方法忽略了这一点，导致测量所得的电流值存在误差，从而测量的精度较低。

霍尔传感器的霍尔系数会随着温度的变化而变化，因此霍尔电压与磁通量之间是非线性关系，现有方法忽略了这一点，导致测量所得的磁通量存在误差，从而测量的精度低。

上述两大误差相互叠加，导致直流电流互感器的测量结果误差大，本发明针对该缺点，设计了一种直流电流互感器的误差补偿方法，目的是提高直流电流互感器测量精度。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种直流电流互感器误差补偿方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

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，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；

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。

进一步地，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为：

（公式1）

上式中，为电流匝数，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为：