[发明专利]一种环形电流互感器及其测量电流的方法

权利要求书

1.一种环形电流互感器，其特征在于，所述电流互感器包括：

环形外壳，其为中空结构，用于承载空心线包,所述环形外壳包括外径部分和内径部分，以及嵌设在所述外径部分和内径部分之间的环形骨架，其中，环形骨架用于安装隧道磁电阻芯片，并绕设补偿绕组,所述偶数块隧道磁电阻芯片距离环形外壳的圆心距离相同，且相邻芯片的间距相同，所述偶数块隧道磁电阻芯片的电源端与接地端分别级联而形成并联芯片组，用于输出所述待测载流导体产生的磁场的平均值，所述补偿绕组在相邻隧道磁电阻芯片间的绕线匝数相同且均匀，并跨过每个隧道磁电阻芯片绕设在环形骨架上；

空心线包，其包括偶数块并联输出的隧道磁电阻芯片和补偿绕组，用于当待测载流导体通过环形外壳中心并对补偿绕组施加补偿电流时，使所述隧道磁电阻芯片位置处于零磁通环境，其中，所述待测载流导体和补偿绕组分别为环形电流互感器的一次绕组和二次绕组；

误差补偿单元，其与空心线包内的隧道磁电阻芯片和补偿绕组连接，用于对所述空心线包工作时的误差进行补偿后向补偿绕组施加补偿电流，并对补偿电流信号进行调理后输出反映待测载流导体中通过的电流大小的电压信号。

2.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述环形外壳外径部分内壁上含有金属屏蔽层，用于屏蔽所述待测电流邻相的电流磁场。

3.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述误差补偿单元包括：

放大电路，其与空心线包中的隧道磁电阻芯片和补偿绕组连接，生成第一补偿电流信号以补偿所述空心线包工作时在隧道磁电阻芯片处产生的磁性误差，并将第一补偿电流信号对应的第一补偿电流施加于补偿绕组，用于自动补偿所述空心线包工作时在隧道磁电阻芯片处产生的磁性误差；

信号调理电路，其用于对第一补偿电流信号进行采样，并对所述第一补偿电流信号进行处理后输出反映待测截流导体上通过的电流大小的电压信号；

电源，其用于为误差补偿单元的其他部分提供电能。

4.根据权利要求3所述的电流互感器，其特征在于，所述误差补偿单元还包括温度补偿电路和老化修正电路中的至少一个，其中：

温度补偿电路，其用于生成针对温漂的第二补偿电流信号，以抵消隧道磁电阻芯片的温漂误差，其中，所述第二补偿电流信号量对应的第二补偿电流施加于补偿绕组，所述第二补偿电流信号输出至信号调理电路；

老化修正电路，其用于生成针对电路老化的第三补偿电流信号，以抵消电路老化状态下产生的电路工作误差，其中，所述第三补偿电流信号对应的第三补偿电流施加于补偿绕组，所述第三补偿电流信号输出至信号调理电路。

5.根据权利要求4所述的电流互感器，其特征在于，所述温度补偿电路是基于温敏电阻的温漂误差补偿器，利用温敏电阻在工作温度下的阻值变化，产生所述隧道磁电阻芯片工作时针对温漂的第二补偿电流信号。

6.根据权利要求3所述的电流互感器，其特征在于，所述老化修正电路是基于基准电阻的器件老化误差补偿器，利用基准电阻和老化电阻的分压差异，生成针对电路老化的第三补偿电流信号。

7.根据权利要求3所述的电流互感器，其特征在于，所述信号调理电路包括用于对补偿电流信号进行采样的32位采样ADC和基于滑动滤波算法的软件滤波器去噪，其输出信号为0至4V的电压信号。

8.一种利用权利要求1至7中任意一种电流互感器测量电流的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述待测载流导体穿过环形外壳中心，待测电流产生方向为缠绕所述导体轴线的磁场；

所述空心线包中的偶数块隧道磁电阻芯片测量所述待测电流产生磁场的平均值，并输出至误差补偿单元；

误差补偿单元根据隧道磁电阻芯片输出的所述待测电流磁场平均值对补偿绕组施加补偿电流，使所述补偿电流在补偿绕组中产生与待测电流磁场方向相反的磁场；

当所述补偿绕组中的电流产生的磁场与待测电流产生的磁场使隧道磁电阻芯片处于零磁通时，误差补偿单元对补偿电流进行采集并处理，输出反映待测载流导体电流大小的电压信号。