[发明专利]一种磁通门磁饱和保护电路及磁饱和检测方法

说明书

本发明涉及磁通门设计领域，特别涉及一种磁通门磁饱和保护电路及磁饱和检测方法，磁通门磁饱和保护电路，包括：桥式震荡电路、磁环、频率采样电路以及信号处理电路。当磁通门发生磁饱和现象时，体现出来的特征为驱动频率的突然增加，通过频率采样电路，采样系统的震荡频率，信号处理电路判断出高频状态下系统处于磁饱和状态，并输出保护信号，从而有效解决当下磁通门磁饱和工作异常的问题。

技术领域

本发明涉及磁通门设计领域，特别涉及一种磁通门磁饱和保护电路及磁饱和检测方法。

背景技术

请参考图1，现有的B型漏电保护器主要包括磁通门电流检测电路(以下简称为磁通门)、阈值判断电路以及电磁铁。其中，磁通门为最核心的部分，其用于检测输入的被测电流(即漏电流)，磁通门的输出电压可准确地还原被测电流的波形；阈值判断电路用于检侧由磁通门输出的被测电流的幅值，当被测电流超过标准的规定值时，则会控制电磁铁工作，进而使得漏电保护器切断供电回路，防止漏电危险事件发生。

现有的磁通门包括磁环、桥式振荡电路(半桥或全桥)、采样电阻、采样电路以及滤波电路，其中，桥式振荡电路由开关管Q1、开关管Q3和检测线圈组成。当桥式振荡电路工作时，其工作在峰值电流控制模式(检测桥臂电流，当桥臂电流达到阈值时切换桥臂)，当采样电阻上的电压达到一定阈值时，控制桥式振荡电路中的一边的桥臂关断另一边桥臂导通(即：开关管Q1关断时开关管Q3导通，开关管Q1导通时开关管Q3关断)。

正常情况下，磁环处于非磁饱和状态下，检测线圈的电感较大，检测线圈的励磁电流的震荡频率低(也即开关管Q1或开关管Q3的驱动信号的频率较低)，磁通门输出正常；当磁环磁饱和后，检测线圈的电感迅速减小，检测线圈的励磁电流的震荡频率高，此时，磁通门的输出会发生异常。

为了更好地理解磁通门磁饱和现象与励磁频率的关系，以下对磁通门磁饱和现象进行具体说明：

当被测电流较大时，检测线圈产生的磁通和检测线圈的励磁电流分别如图2(a)、2(b)所示。理想情况下，我们希望饱和区域在任何情况下都是正负对称的，并且饱和区域的区间尽量小。但由于是峰值电流控制，峰值电流不变，但饱和点往一边偏了，所以被测电流大时饱和区域的正负不对称程度增加了，对检测精度有影响。

假如继续增大被测电流，让励磁电流的平台(给磁芯施加恒定励磁电压时，磁芯非饱和电流斜率较低，饱和后斜率较高，在波形非饱和电流呈现出平台的状态)超过I_PEAK，则会导致磁通门工作异常。正常的磁通门工作过程，是饱和与非饱和交替出现的。当被测电流经匝比等效后的电流大于I_PEAK时，其工作状态如3所示，被测电流产生一个负向的磁通，线圈正向励磁时要达到B_RE-磁环才会退出饱和状态，但未达到B_RE-就达到了正向的峰值电流，因此正向励磁时检测线圈的感量为L₀，很显然反向励磁时检测线圈的感量也是L₀。两个方向励磁都时L0，这时励磁频率会迅速增大到十倍以上，并且失去了检测功能，输出电压会随着被测电流增大而逐渐归零，这就是磁通门磁饱和现象。

然而，现有市场上的电流传感器产品中的漏电保护器并无磁饱和保护功能，对电力应用构成潜在的危险，即磁环出现磁饱和时，含义为被测电流(漏电流)已经大到极端状态，但是漏电保护器却失灵。本发明就是解决磁饱和问题的技术方案。

发明内容

有鉴如此，本发明所解决的技术问题是提供一种磁通门磁饱和保护电路，在达到的有益效果相同的情况下，可以让磁通门电路在磁饱和时不影响后级输出。

发明构思：通过以上分析磁饱和现象识别在于震荡频率的增加到正常频率的10倍以上，因此可通过采集系统的震荡频率，在高频时给出磁饱和保护信号。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种磁通门磁饱和保护电路，用于与漏电保护器连接，其包括：桥式震荡电路、磁环、频率采样电路以及信号处理电路；