一种零磁通电流传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种零磁通电流传感器，包括磁探头绕组，与磁探头绕组电连接的信号处理电路，与信号处理电路的输出端以及磁探头绕组电连接的补偿电流功率驱动电路，与磁探头绕组电连接的异常监测电路，与信号处理电路电连接的调节开关，与异常监测电路的输出端以及调节开关电连接的负反馈调节电路，负反馈调节电路根据异常监测电路检测获取的磁探头绕组的工作状态控制调节开关的开关状态，进而控制信号处理电路的输出信号反向，进而使得补偿电流反向，使得磁探头绕组的磁芯在被测电流恢复到测量量程范围内时退出饱和状态，进而恢复电流的检测功能，使得零磁通电流传感器恢复正常的工作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种零磁通电流传感器
本专利技术涉及电流传感器
，本专利技术还涉及一种零磁通电流传感器。
技术介绍
现代工业和电子产品中主要采用磁传感器来测量电流，即通过感应被测电流的磁场强度来测量电流。在现有零磁通电流传感器技术中，使用最多的是以霍尔元件为敏感元件零磁通霍尔电流传感器。由于霍尔电流传感器的灵敏度、线性度和温度特性受到霍尔元件和电子元器件的性能限制，即使经过补偿后的霍尔电流传感器在全温域范围内的精度也很难达到1‰，无法在精度要求较高的场合使用。目前使用的还有一种基于互感器的零磁通电流传感器，相对于霍尔电流传感器，基于互感器的零磁通电流传感器在精度、温度稳定性、频带宽度方面具有优势。如授权公告号为CN201689125U(申请号为201020171698.0)的中国技术专利《零磁通电流传感器》，其中公开的电流传感器主要由二次线圈、补偿线圈、补偿电容、补偿电阻构成，其本质为互感器原理，优点是无需外部电源，结构简单。但是该零磁通电流传感器存在由电子元器件引起的温漂、由激励电流引起的输出纹波，影响了传感器在实际工况下的精度。同时传感器存在饱和后无法自行恢复的问题，原因是当原边电流超出传感器的测量范围时，电流传感器的原边次边电流无法完全抵消，导致传感器内部的磁芯饱和，失去了导磁的功能，即使当被测电流恢复到测量范围内时，电流传感器也无法自行退出饱和状态。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种在磁芯饱和而导致电流传感器出现异常的情况下实现自恢复的零磁通电流传感器。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种零磁通电流传感器，包括磁探头绕组，用于获取被测电流的磁场信号；信号处理电路，与磁探头绕组电连接，用于对磁探头绕组获取的信号进行处理；补偿电流功率驱动电路，与所述信号处理电路的输出端以及磁探头绕组电连接，用于提供实现零磁通的补偿电流；其特征在于：还包括异常监测电路，与磁探头绕组电连接，用于检测磁探头绕组的工作状态；调节开关，与信号处理电路电连接，用于控制信号处理电路的正负电平交替输出状态；负反馈调节电路，与异常监测电路的输出端以及调节开关电连接，用于根据异常监测电路检测获取的磁探头绕组的工作状态控制调节开关的开关状态。为了减小输出纹波值，还包括有纹波补偿电路，所述纹波补偿电路的输入端与补偿电流功率驱动电路的输出端电连接，所述纹波补偿电路的输入端与信号处理电路电连接。为了对零磁通电流传感器的输出值进行温度补偿，还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路的输出端与信号处理电路电连接。为了将零磁通电流传感器的零点输出误差调整到接近于0，还包括零点校准电路，所述零点校准电路的输出端与信号处理电路电连接。优选地，磁探头绕组包括电流检测绕组以及补偿电流绕组，所述电流检测绕组包括排列设置的第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组以及高频电流检测绕组，所述第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组以及高频电流检测绕组均包括磁芯以及缠绕在所述磁芯上的线圈，所述补偿电流绕组包括绕设在所述电流检测绕组外的线圈；所述电流检测绕组与信号处理电路电连接，所述补偿电流绕组与补偿电流功率驱动电路电连接，异常监测电路的输入端与第一低频电流检测绕组或第二低频电流检测绕组电连接。为了屏蔽电流检测绕组线圈内的驱动电流对补偿电流绕组造成的干扰，减小补偿电流绕组的输出纹波，所述第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组以及高频电流检测绕组外均设置有屏蔽层，为了屏蔽外界的电磁场干扰，所述补偿电流绕组外也设置有屏蔽层。优选地，所述信号处理电路包括激励电路，与第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组的激励端电连接，用于产生使第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组交替饱和的激励信号；解调滤波电路，与第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组的输出端电连接，用于解调第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组的低频成分；比例积分电路，与解调滤波电路的输出端以及高频电流检测绕组电连接，用于控制补偿电流功率驱动电路产生精确的补偿电流；并且所述负反馈调节电路与比例积分电路并联连接，所述调节开关连接在负反馈调节电路输出端与比例积分电路的输入端之间。优选地，所述激励电路包括电连接的信号激励电路以及翻转开关电路，所述信号激励电路通过激励信号功率驱动电路与第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组的激励端电连接，所述翻转开关电路与第一低频电流检测绕组、第二低频电流检测绕组的输出端电连接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术中的零磁通电流传感器设置了异常监测电路、调节开关以及负反馈调节电路，当该零磁通电流传感器工作出现异常时，异常监测电路会检测到磁探头绕组的磁芯饱和状态，进而将该异常信号传送给负反馈调节电路，负反馈调节电路可以根据接收到的工作异常信号控制调节开关的通断，进而控制信号处理电路的输出信号反向，进而使得补偿电流反向，使得磁探头绕组的磁芯在被测电流恢复到测量量程范围内时退出饱和状态，进而恢复电流的检测功能，使得零磁通电流传感器恢复正常的工作状态。另外，本专利技术中的零磁通电流传感器通过设置纹波补偿电路、温度补偿电路、零点校准电路的设置，提高了该零磁通电流传感器的测量精度，同时温度稳定性好，输出温度小，工作稳定性得到了有效的提升。附图说明图1为本专利技术实施例中零磁通电流传感器的电路示意图。图2为磁探头绕组的剖面示意图。图3为输入电流为0的情况下磁探头绕组的驱动电压与响应电流的波形图。图4为输入电流不为0的情况下磁探头绕组的驱动电压与响应电流的波形图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1和图2所示，本实施例中的零磁通电流传感器，磁探头绕组1，信号处理电路2，补偿电流功率驱动电路3、异常监测电路4、调节开关51、负反馈调节电路5、纹波补偿电路6、温度补偿电路7、零点校准电路8。其中纹波补偿电路6、温度补偿电路7、零点校准电路8、异常监测电路4可以分别通过一块控制芯片与信号处理电路2实现电连接。本实施例中纹波补偿电路6、温度补偿电路7、零点校准电路8、异常监测电路4通过同一控制芯片与信号处理电路2实现电连接。其中磁探头绕组1用于获取被测电流的磁场信号。该磁探头绕组1包括电流检测绕组以及补偿电流绕组NS。其中电流检测绕组包括依次呈一字型排列设置的第一低频电流检测绕组N1、第二低频电流检测绕组N2以及高频电流检测绕组N3，第一低频电流检测绕组N1、第二低频电流检测绕组N2以及高频电流检测绕组N3均包括磁芯11以及缠绕在所述磁芯11上的线圈12，第一低频电流检测绕组N1、第二低频电流检测绕组N2中的磁芯11可以由高磁导率的纳米晶制成。而高频电流检测绕组N3中的磁芯11则可以由高磁导率的纳米晶或磁导率稍低的坡莫合金制成。补偿电流绕组NS包括绕设在电流检测绕组外的线圈12。在第一低频电流检测绕组N1、第二低频电流检测绕组N2以及高频电流检测绕组N3外分别使用屏蔽层13包裹，用于屏蔽电流检测绕组中各线圈12内的驱动电流对补偿电流绕组NS造成的干扰，减小补偿电流绕组NS的输出纹波。在补偿电流绕组NS外也设置有屏蔽层13，用于屏蔽外界的电磁场干扰。信号处理电路2用于对磁探头绕组1获取的信号进行处理。信号处理电路2包括激励电路21、解调滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种零磁通电流传感器，包括磁探头绕组(1)，用于获取被测电流的磁场信号；信号处理电路(2)，与磁探头绕组(1)电连接，用于对磁探头绕组(1)获取的信号进行处理；补偿电流功率驱动电路(3)，与所述信号处理电路(2)的输出端以及磁探头绕组(1)电连接，用于提供实现零磁通的补偿电流；其特征在于：还包括异常监测电路(4)，与磁探头绕组(1)电连接，用于检测磁探头绕组(1)的工作状态；调节开关(51)，与信号处理电路(2)电连接，用于控制信号处理电路(2)的正负电平交替输出状态；负反馈调节电路(5)，与异常监测电路(4)的输出端以及调节开关(51)电连接，用于根据异常监测电路(4)检测获取的磁探头绕组(1)的工作状态控制调节开关(51)的开关状态。

【技术特征摘要】
1.一种零磁通电流传感器，包括磁探头绕组(1)，用于获取被测电流的磁场信号；信号处理电路(2)，与磁探头绕组(1)电连接，用于对磁探头绕组(1)获取的信号进行处理；补偿电流功率驱动电路(3)，与所述信号处理电路(2)的输出端以及磁探头绕组(1)电连接，用于提供实现零磁通的补偿电流；其特征在于：还包括异常监测电路(4)，与磁探头绕组(1)电连接，用于检测磁探头绕组(1)的工作状态；调节开关(51)，与信号处理电路(2)电连接，用于控制信号处理电路(2)的正负电平交替输出状态；负反馈调节电路(5)，与异常监测电路(4)的输出端以及调节开关(51)电连接，用于根据异常监测电路(4)检测获取的磁探头绕组(1)的工作状态控制调节开关(51)的开关状态。2.根据权利要求1所述的零磁通电流传感器，其特征在于：还包括有纹波补偿电路(6)，所述纹波补偿电路(6)的输入端与补偿电流功率驱动电路(3)的输出端电连接，所述纹波补偿电路(6)的输入端与信号处理电路(2)电连接。3.根据权利要求1所述的零磁通电流传感器，其特征在于：还包括温度补偿电路(7)，所述温度补偿电路(7)的输出端与信号处理电路(2)电连接。4.根据权利要求1所述的零磁通电流传感器，其特征在于：还包括零点校准电路(8)，所述零点校准电路(8)的输出端与信号处理电路(2)电连接。5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的零磁通电流传感器，其特征在于：磁探头绕组(1)包括电流检测绕组以及补偿电流绕组(NS)，所述电流检测绕组包括排列设置的第一低频电流检测绕组(N1)、第二低频电流检测绕组(N2)以及高频电流检测绕组(N3)，所述第一低频电流检测绕组(N1)、第二低频电流检测绕组(N2)以及高频电流检测绕组(N3)均包括磁芯(11)以及缠绕在所述磁芯(11)上的线圈(12)，所述补偿电流绕组(NS...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文武，郭庆丰，郑华雄，任浩，朱方梁，陈浩，胡冬青，王辰玥，郑民，马华超，朱胜平，王臻，王庆欢，徐东海，米哲涛，周俊，朱文琴，
申请(专利权)人：宁波中车时代传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33