本发明专利技术涉及一种用于测量具有N个电流导体(12)的多导体电流系统的电流的测量方法和多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，包括用于确定测量平面中相邻电流导体(12)的导体电流之间的磁场强度差的N‑1个磁阻梯度传感器(14)，其中N＞2。提出为了补偿两个相邻电流导体(12)的DC场分量的目的而相对于每个磁阻梯度传感器(14)布置另外的电流导体(12)中的至少一个的至少一个旁路导体(16)。根据该方法，为了抑制两个相邻电流导体(12)的导体电流的DC分量，至少一个另外的电流导体(12)的旁路电流，优选是所有另外的电流导体(12)的旁路电流被旁路导体(16)以对称的方式引导通过所述磁阻梯度传感器(14)的测量平面。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多相电流测量装置和用于多相电流测量的方法
本专利技术涉及一种用于测量具有N个电流导体和N-1个磁阻梯度传感器的多导体电流系统的电流的电流测量装置，其中N>2，并且涉及一种相关联的测量方法，尤其是用于高电流测量的方法。
技术介绍
从现有技术中已知一种方法和一种多相电流测量装置，该方法和多相电流测量装置借助于磁阻梯度传感器来测量测量平面中相邻的电流导体的导体电流之间的磁场强度差。DE19748550A1和EP0874244B1相应描述了一种方法和一种多相电流测量装置，其中可以使用N-1个磁阻梯度传感器来测量N个导体中的电流。以这种方式可以实现电流测量装置的紧凑结构，其中，总电流可以使用电流导体和N-1个梯度传感器基于各个相邻的电流导体之间的梯度磁场测量值来确定。为此，明确参考上述文献的公开内容，这些文献提供了对差动电流测量原理的更详细的解释，该原理也是本专利技术的基础。DE19748550A1描述了一种用于测量n个导体中的电流的方法以及用于执行该方法的装置。用n-1个磁阻传感器测量n个导体中的电流，其中传感器被构造为用于测量由导体电流或多个导体电流产生的磁场强度差的梯度计。EP0597404A2描述了一种用于确定多导体系统的导体电流的方法和设备。该方法是基于对多导体系统的总磁场中的矢量磁场强度的仪器检测。各个导体电流根据测得的场强来计算。用于执行该方法的测量装置包括与导体的数量相等的多个传感器，或者在三相系统的情况下，也包括仅两个传感器，它们布置在靠近三导体系统的总磁场中且在磁屏蔽设备内并且与评估设备连接。然而，在实际使用中已经发现，现有技术的电流测量装置容易出错，特别是在测量每根电流导体可能达到数百安培的高电流时。因此，当将上述文献中公开的电流测量装置例如应用于三导体系统中的超过600A峰值的电流的测量时，发现高度的不准确性，这意味着上述方法实际上不能用于每个电流相大于100-500A峰值电流的电流测量。之所以这样的原因是对于实际使用试图使测量装置尽可能紧凑。在例如图1所示的这种高度紧凑的电流测量装置中，各个电流导体12之间的间距是如此之小，以至于相邻电流导体12之间的DC场(该DC场是在两个电流导体中由沿相同方向定向的电流产生的)将梯度传感器14的工作点转换到非线性特性曲线范围内，从而在大于100A峰值的高电流下出现明显的电流测量失真和不准确性。另一方面，如果增加各个电流导体之间的间距，则梯度场会减小，这进而导致不准确的测量结果。这还极大地增加了安装空间，其中对于许多应用而言，扩大测量面积是不可能的。当相邻的电流导体(它们之间布置有梯度传感器)在同一方向上承载相同强度的电流时，总是出现最大的DC场。如果DC场明显超过场梯度，则梯度传感器的特性曲线可能会被移动到无法精确确定电流梯度的非线性范围中。特别是在三相或更多相的旋转磁场应用中，这可能在一个周期内出现两次或更多次。通过闭环控制产生反磁场以便补偿DC场的影响的补偿设备不能在上述高电流值下实现充分的校正，从而在测量结果中出现非线性失真。针对上述现有技术的背景，当借助于N-1个梯度传感器将磁阻梯度传感器应用于N个电流导体中的电流确定时，由此就会产生问题，并且如果超过特定的电流强度，则可能出现失真，其使得无法在多相电流系统中高电流下应用。因此，本专利技术的目的是解决上述问题并改进现有技术的电流测量装置以使得即使在高电流应用中，即使使用电流测量装置具有紧凑的结构也能够实现准确且精确的电流测量。该目的通过根据独立权利要求的电流测量装置和电流测量方法来实现。本专利技术的有利的实施例是从属权利要求的主题。
技术实现思路
本专利技术基于一种用于测量具有N个电流导体的多导体电流系统的电流的多相电流测量装置，其中N>2，该多相电流测量装置包括N-1个磁阻梯度传感器，用于确定测量平面中相邻电流导体的导体电流之间的磁场强度差。提出了相对于每个磁阻梯度传感器布置有另外的电流导体中的至少一个电流导体的至少一个旁路导体，用于补偿两个相邻的电流导体的DC场分量。换句话说，提出了一种本身已知的多相电流测量装置，其具有多个电流导体，其中，在每种情况下被布置在两个相邻的电流导体之间布置有磁阻梯度传感器。梯度传感器测量两个相邻电流导体之间的磁差场。如果相同大小的DC电流在两个电流导体中沿相同方向流动，则不会测量到梯度场。如果不同强度的电流或沿不同方向的电流在两个电流导体之间流动，则测量到相应更高的磁差场。这种电流测量装置的基本操作模式在现有技术中是已知的。在高电流下并且在两个相邻的电流导体的高的相同定向的电流分量的情况下，在梯度传感器处获得高磁场DC场，尽管该DC场不会引起磁梯度，但是却能够至少当DC场分量明显高于平行的相电流的差场分量时将梯度传感器的线性工作点移位到非线性范围中。为了补偿非线性失真，本专利技术提供了，将不与梯度传感器相邻而是被布置得更远的至少一个另外的电流导体的至少一个旁路导体引导到梯度传感器的区域中，以使得能够以这种方式补偿两个相邻电流导体的合成DC场分量。例如，在三相系统中，大小完全相同且方向相同的电流可以出现于相角为30°和210°的两个电流相L1和L2之间，如图3所示。在这些相角处，布置在两个电流相L1和L2之间的梯度传感器将看到高的DC场分量(共模分量)，其使传感器的线性工作范围转移到非线性失真范围中。因此，实际上不可能在高电流(例如可能高于数百安培的峰值，特别是高于600A的峰值)下进行高电流测量。在这些相位点处，相反的电流会同时通过其他电流导体流回去，这是因为根据基尔霍夫第一定律，所有电流的总和为零，并且同样在其中产生了(相反定向的)DC场分量，从而，总的来说，所有的DC场分量彼此抵消。如果其余的电流导体中的至少一个、特别是全部将旁路导体带到梯度传感器附近，则可以明显减小梯度传感器的主导DC场，并由此保持线性工作范围。结果，即使高的电流分量也可以被准确地测量而没有线性失真。在多相电流测量装置的一个有利的实施例中，至少一个旁路导体或旁路导体的组可以关于磁阻梯度传感器的测量平面对称地布置。以这种方式，可以确保由至少一个旁路导体或旁路导体的组产生的旁路磁场不会引起磁阻梯度传感器的梯度测量信号。磁阻梯度传感器通常被构造成使得可以识别两个在空间上可定义的区域，可以测量在这两个区域之间的磁梯度场，即与作用在这些区域之间的磁场的偏差。与其相邻的，可以定义测量平面中的空间区域，在该空间区域中梯度传感器不能测量任何差值，因为该区域与磁阻传感器的梯度区域对称。这产生测量平面的“中性”区域，其中对称磁场对梯度传感器的梯度测量信号没有影响。由于本专利技术涉及抑制存在于作用在梯度区域中的两个电流导体之间的磁场的DC场分量，因此特别有利的是，将用于减小梯度磁场的DC分量的旁路导体定位在测量平面的该“中性”区域中，即定位成相对于磁阻梯度传感器的测量平面对称。因此，作用其中的磁场不会引起梯度测量信号的变化但会起到消除或减小磁场的出现在位于梯度区域中的两个电流导体之间的DC场分量的大小的作用。因此，可以在不影响整个测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，用于测量具有N个电流导体(12)的多导体电流系统的电流，包括：用于确定测量平面中相邻的电流导体(12)的导体电流之间的磁场强度差的N-1个磁阻梯度传感器(14)，其中，N>2，其特征在于，相对于每个磁阻梯度传感器(14)布置有另外的电流导体(12)中的至少一个电流导体(12)的至少一个旁路导体(16)，用于补偿两个相邻的电流导体(12)的DC场分量。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180112 DE 102018100689.61.一种多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，用于测量具有N个电流导体(12)的多导体电流系统的电流，包括：用于确定测量平面中相邻的电流导体(12)的导体电流之间的磁场强度差的N-1个磁阻梯度传感器(14)，其中，N>2，其特征在于，相对于每个磁阻梯度传感器(14)布置有另外的电流导体(12)中的至少一个电流导体(12)的至少一个旁路导体(16)，用于补偿两个相邻的电流导体(12)的DC场分量。
2.根据权利要求1所述的多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，其特征在于，所述至少一个旁路导体(16)或旁路导体(16)的组(28)关于所述磁阻梯度传感器(14)的所述测量平面对称地布置，使得由所述至少一个旁路导体(16)或旁路导体(16)的组(28)产生的旁路磁场不引起所述磁阻梯度传感器(14)的梯度测量信号。
3.根据权利要求1或2所述的多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，其特征在于，能够通过电流导体(12)的旁路导体(16)的所述电流导体(12)的导体电流的所述电流分量尤其通过所述电流导体(12)的被旁路导体(16)绕过的部分(32)的截面减小(24)、绝缘区域和/或电阻区域(26)而能够被调节。
4.根据上述权利要求中的一项所述的多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，其特征在于，所有所述磁阻梯度传感器(14)沿着与所述电流导体(12)的纵向长度正交的轴线布置。
5.根据上述权利要求1至3中的一项所述的多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，其特征在于，所述磁阻梯度传感器(14)相对于所述电流导体(12)的纵向长度偏移布置。
6.根据上述权利要求中的一项所述的多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，其特征在于，所述磁阻梯度传感器(14)布置在绝缘体层(22)上方并且所述电流导体(12)和所述旁路导体(16)在所述绝缘体层(22)下方，其中，所述旁路导体(16)的至少一个馈送导体(18)优选地在所述绝缘体层(22)的上方被引导。
7.根据上述权利要求中的一项所述的多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，其特征在于，所述旁路导体(16)的所述馈送导体(18)在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·布鲁施思，克劳迪娅·格兰斯柯，
申请(专利权)人：森斯泰克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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