电流测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电流测量装置和方法。该电流测量装置包括：设置在磁环上的线圈，至少一个流有待测电流的导体穿过所述磁环；与所述线圈的一端电连接的采样电阻；检测器，所述检测器采集采样电阻上的第一信号，从而测量所述待测电流；与所述线圈的另一端电连接的驱动电压源，其中驱动电压源根据采样电阻上的第一信号、线圈的内阻上的第二信号、以及基于所述第一信号的微分的第三信号，调整驱动所述线圈的驱动电压。本发明专利技术提高了基于磁性调制技术的交直流电流测量方法的测量精确度和测量范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路，尤其涉及一种电流测量装置和方法。
技术介绍
基于磁性调制技术的交流和/或直流电流测量方法目前已经被广泛应用。让流有待测电流的导体穿过磁环。磁环上的线圈与采样电阻和驱动电压源相连。通过驱动电压源产生的驱动电压使磁环的工作状态交替地置于图4所示的磁化曲线的线性区401、非线性区402、403，从而采集采样电阻上的电压或电流等，测量出待测电流。中国专利公布号CN102338822B公开了一种电流测量装置和方法，它能够尽可能使磁环的磁化曲线在靠近线性区和非线性区的真实交点时，才将驱动电压源的驱动电压反向，从而扩展待测电流的测量范围、提高测量精度、同时降低测试过程中的功耗。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例解决的问题之一是提高基于磁性调制技术的交流和/或直流电流测量方法的测量精确度和范围。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种电流测量装置，包括：设置在磁环上的线圈，至少一个流有待测电流的导体穿过所述磁环；与所述线圈的一端电连接的采样电阻；检测器，所述检测器采集采样电阻上的第一信号，从而测量所述待测电流；与所述线圈的另一端电连接的驱动电压源，其中驱动电压源根据采样电阻上的第一信号、线圈的内阻上的第二信号、以及基于所述第一信号的微分的第三信号，调整驱动所述线圈的驱动电压。可选地，该电流测量装置还包括：微分器，对采样电阻上的第一信号进行微分，得到第四信号；比较器，连接到驱动电压源，基于第四信号与预定阈值的比较，产生第三信号。可选地，采样电阻包括串联的第一电阻和第二电阻，第二电阻的电阻值与线圈的内阻相等，从采样电阻上得到所述第一信号，从第二电阻上得到所述第二信号。可选地，该电流测量装置还包括：将所述第一信号放大成第一信号和第二信号之和从而输送给驱动电压源的放大器。可选地，预定阈值设置成磁环处于磁化曲线的非线性区的反转点时第一信号的微分。可选地，该驱动电压源包括加法器，其中从采样电阻上得到的所述第一信号、从第二电阻上得到的所述第二信号和所述第三信号分别连接到加法器的输入端。可选地，该驱动电压源包括加法器，其中将放大器的输出和所述第三信号分别连接到加法器的输入端。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种电流测量方法，包括：产生驱动包括采样电阻和设置在磁环上的线圈的回路的驱动电压，至少一个流有待测电流的导体穿过所述磁环；采集所述驱动电压在采样电阻上产生的第一信号、以及在线圈的内阻上产生的第二信号；获得基于第一信号的微分的第三信号；基于第一信号、第二信号和第三信号，调整所述驱动电压；基于所述第一信号测量所述待测电流。可选地，采集所述驱动电压在采样电阻上产生的第一信号、以及在线圈的内阻上产生的第二信号的步骤包括：将采样电阻分成串联的第一电阻和第二电阻，第二电阻的电阻值与线圈的内阻相等，从采样电阻上采集所述第一信号，从第二电阻上采集所述第二信号。可选地，采集所述驱动电压在采样电阻上产生的第一信号、以及在线圈的内阻上产生的第二信号的步骤包括：从采样电阻上采集所述第一信号，并将所述第一信号放大成第一信号和第二信号之和。本专利技术实施例中，驱动电压源根据采样电阻上的第一信号、线圈的内阻上的第二信号、以及基于所述第一信号的微分的第三信号来调整驱动所述线圈的驱动电压，而不是仅根据采样电阻上的第一信号和基于所述第一信号的微分的第三信号来调整。也就是说，它没有把线圈看作理想的电感，而是把线圈看成是具有内阻的，并且消除线圈内阻的影响，从而消除在使磁环的磁化曲线靠近线性区和非线性区的真实交点的判定中的误差，提高测量精确度
和范围。附图说明本专利技术的其它特点、特征、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。图1示出了根据本专利技术一个实施例的电流测量装置1的结构图。图2示出了根据本专利技术另一个实施例的电流测量装置1的结构图。图3示出了根据本专利技术另一个实施例的电流测量装置1的结构图。图4示出了磁环的磁化曲线示意图。图5示出了根据本专利技术一个实施例的电流测量方法2的流程图。具体实施方式下面，将结合附图详细描述本专利技术的各个实施例。图1示出了根据本专利技术一个实施例的电流测量装置1的结构图。电流测量装置1适用于测量任何交流和/或直流电流。电流测量装置1包括线圈103、采样电阻104、检测器105、驱动电压源109。线圈103设置在磁环101上。至少一个流有待测电流的导体102穿过所述磁环。采样电阻104与所述线圈的一端电连接。检测器105采集采样电阻104上的第一信号，从而测量所述待测电流。第一信号可以是采样电阻104上的电压信号，也可以是采样电阻104流过的电流信号，等等。当第一信号是电压信号时，检测器105是电压检测器。当第一信号是电流信号时，检测器105是电流检测器。当导体102流过的待测电流变化时，由于磁环和线圈电磁场的作用，会使线圈103中流过的电流发生变化，进而采样电阻104的电压或电流会发生变化。通过检测器105检测的采样电阻104的电压或电流等，就可以计算出待测电流。如果驱动线圈103的驱动电压(驱动电压源109的输出电压)不加以控制，该驱动电压与待测电流没有关系，会造成磁环的工作状态很难控制。如
前所述，必须通过驱动电压源产生的驱动电压使磁环的工作状态交替地置于图4所示的磁化曲线的线性区401、非线性区402、403，才能使用基于磁性调制技术的交流和/或直流电流测量方法，通过采集采样电阻上的电压或电流等，准确地测量出待测电流。因此，应控制驱动电压源产生的驱动电压，使磁环的磁化状态交替地置于图4所示的磁化B-H曲线(B代表磁环中的磁通密度，H代表磁环中的磁场强度)的线性区401、正、负非线性区402、403。当磁环处于磁化曲线的非线性区靠近线性区与非线性区的交点的位置处时，必须将驱动电压源109的输出电压反向，这样才能扩展待测电流的测量范围，提高测量精度，降低测量功耗。因此，要对驱动电压源109的输出电压进行控制。与所述线圈的另一端电连接的驱动电压源109根据采样电阻104上的第一信号、线圈103的内阻上的第二信号、以及基于所述第一信号的微分的第三信号，调整驱动所述线圈103的驱动电压。第二信号可以是线圈103的内阻上的电压，等等。在一种实施方式中，基于所述第一信号的微分的第三信号是基于所述第一信号的微分和预定阈值的比较的方波信号。例如，当第一信号的微分大于预定阈值时，方波信号为正；当第二信号的微分小于预定阈值时，方波信号为负。由于第三信号的幅值(例如方波信号的正负幅值)的绝对值要大于第一信号、第二信号的幅值的绝对值，因此，在基于第一、第二、第三信号由驱动电压源109产生的驱动电压中，占主导地位的是第三信号的幅值。当第三信号(例如方波信号)发生正负翻转时，会导致驱动电压源109产生的驱动电压通常也发生极性反向。将预定阈值设置成磁环处于磁化曲线的非线性区的反转点时第一信号的微分。反转点定义为在非线性区内靠近线性区与非线性区的交点的一个点，例如设为在非线性区内磁环磁通密度B达到线性区与非线性区的交点处磁环磁通密度B的1.05倍的点，如图4中的P、Q。这样，如果第一信号的微分大于预定阈值，说明磁环处于磁化曲线中非线性区还未达到反转点的位置，因此比较器107输出的方波信号为正，从而驱动电压源109产生的驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流测量装置(1)，包括：设置在磁环(101)上的线圈(103)，至少一个流有待测电流的导体(102)穿过所述磁环；与所述线圈的一端电连接的采样电阻(104)；检测器(105)，所述检测器(105)采集采样电阻(104)上的第一信号，从而测量所述待测电流；与所述线圈的另一端电连接的驱动电压源(109)，其中驱动电压源(109)根据采样电阻(104)上的第一信号、线圈(103)的内阻上的第二信号、以及基于所述第一信号的微分的第三信号，调整驱动所述线圈(103)的驱动电压。

【技术特征摘要】
1.一种电流测量装置(1)，包括：设置在磁环(101)上的线圈(103)，至少一个流有待测电流的导体(102)穿过所述磁环；与所述线圈的一端电连接的采样电阻(104)；检测器(105)，所述检测器(105)采集采样电阻(104)上的第一信号，从而测量所述待测电流；与所述线圈的另一端电连接的驱动电压源(109)，其中驱动电压源(109)根据采样电阻(104)上的第一信号、线圈(103)的内阻上的第二信号、以及基于所述第一信号的微分的第三信号，调整驱动所述线圈(103)的驱动电压。2.根据权利要求1的电流测量装置(1)，还包括：微分器(106)，对采样电阻(104)上的第一信号进行微分，得到第四信号；比较器(107)，连接到驱动电压源(109)，基于第四信号与预定阈值的比较，产生第三信号。3.根据权利要求1的电流测量装置(1)，其中采样电阻(104)包括串联的第一电阻(1041)和第二电阻(1042)，第二电阻的电阻值与线圈(103)的内阻相等，从采样电阻(104)上得到所述第一信号，从第二电阻上得到所述第二信号。4.根据权利要求1的电流测量装置(1)，还包括：将所述第一信号放大成第一信号和第二信号之和从而输送给驱动电压源(109)的放大器(108)。5.根据权利要求2的电流测量装置(1)，其中预定阈值设置成磁环处于磁化曲线的非线性区的反转点时第一信号的微分。6.根据权利要求3的电流测量装置(1)，其中该驱动电压源(109)包括加法器，其中从采样电阻(104)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜峰，陈维刚，卓越，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE