一种交流电流检测电路及检测设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种交流电流检测电路，包括电流传感器、电流电压转换模块、电压调整模块、控制器，电流传感器的电流输出端与电流电压转换单元输入端之间连接有电流互感器；电流互感器输入侧电路、电流互感器输出侧电路分别由不共地且相互独立设置的第一电源、第二电源供电；电流互感器输入侧电路与电流互感器输出侧电路的接地端不共地；电流互感器输入侧电路包括电流传感器；电流互感器输出侧电路包括电流电压转换模块、电压调整模块、控制器。本实用新型专利技术中，即使当电流检测部分出现故障，也不会影响信号采集部分的处理器的电源稳定性和信号稳定性。同时，电流互感器输出侧电路的功率消耗非常低，适应于对功耗要求较高或由电池供电的领域。

【技术实现步骤摘要】
一种交流电流检测电路及检测设备
本技术涉及一种交流电流检测电路及检测设备，尤其涉及用于大电流检测的检测电路及检测设备。
技术介绍
交流电流检测一般采用电流变送器或者电流传感器方案，如LEM公司HAZ4000~20000-SRI电流变送器系列和LF2010-S/SPA7电流传感器系列，都能够检测交流电流，当原边输入额定有效值交流电流时变送器输出0-20mA的直流信号，电流传感器输出有效值为0~400mA(电流转换比为1:5000)的交流信号,但电流变送器方案存在检测精度低的问题，只能保证1%的检测精度，同时电流变送器的检测响应时间比较慢，一般响应时间为400ms左右，对于高精度检测领域和高速响应领域不适用；对于要求高精度检测（精度在±0.3%左右）而且响应速度快的领域则一般采用电流传感器，其中，作为电流检测部分的电流传感器通过线缆与电流电压转换模块连接，电流电压转换模块的输出端与作为信号采集部分的处理器相互连接，从而在处理器中采集信号。如果要求电流检测更高精度时（精度在±0.3%以内），则选择或找厂家定制原副边电流转换比更低的电流传感器（电流传感器常用电流转换比为1：5000或1：4000）；电流传感器的原副边转换比越低，在检测同样额定电流大小时副边输出的电流也越大。然而，现有技术中采用电流传感器进行交流电流检测的技术方案，存在如下缺陷。1）当电流传感器所检测的电流处于短路、过载等故障状态时，此时所检测的电流瞬间变成可能是额定电流大小的数十倍，此时电流传感器因会处于过载或内部铁芯饱和状态而短路造成电流传感器的供电电源（+15VA、-15VA、AGND）出现异常，由于现有技术中电流检测部分的供电电源（+15VA、-15VA、AGND）和信号采集部分的供电电源（3V3A、AGND）供电共地的原因，此时信号采集部分的供电电源（3V3A、AGND）极易受到干扰，一旦该供电电源（3V3A、AGND）出现故障，MCU等微处理器处于不确定的亚健康状态，最终可能造成整个弱电控制系统全部瘫痪的后果；2）当作为电流检测部分的电流传感器与作为信号采集部分的处理器之间物理距离较远时，电源线（±15VA）和信号输出线（Iout）在远距离传输时，尽管使用屏蔽线传输也极易受到外界的强电场和磁场干扰，由于现有技术中电流检测部分的供电电源（+15VA、-15VA、AGND）和信号采集部分的供电电源（3V3A、AGND）共地的原因，作为弱电控制系统的处理器如MCU也极易外界干扰而处于亚健康状态。
技术实现思路
本技术要解决的问题是针对现有交流电流检测中由于电流传感器的供电电源和控制器的供电电源共地而使得处理器容易受到外界干扰而处于亚健康状态的问题，提供一种交流电流检测电路及检测设备。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种交流电流检测电路，包括依次连接的电流传感器、电流电压转换模块、电压调整模块、控制器，所述电流传感器的电流输出端与电流电压转换单元输入端之间连接有电流互感器；电流互感器输入侧电路、电流互感器输出侧电路分别由第一电源、第二电源供电，所述第一电源、第二电源不共地且相互独立设置；所述电流互感器输入侧电路的接地端相互连接从而构成第一接地端，所述电流互感器输出侧电路的接地端相互连接从而构成第二接地端；所述第一接地端、第二接地端不共地；所述电流互感器输入侧电路包括所述电流传感器；所述电流互感器输出侧电路包括所述电流电压转换模块、电压调整模块、控制器。本技术中，在作为电流检测部分的电流传感器和作为信号采集部分的处理器之间，利用电流互感器进行电气隔离，减少了电流检测部分对信号采集部分引入的电磁干扰。而且，由于第一接地端、第二接地端不共地，且第一电源、第二电源不共地且相互独立设置，即使当电流检测部分出现故障，也不会影响信号采集部分的处理器的电源稳定性和信号稳定性，避免让处理器处于亚健康状态，提高了整个弱电控制系统的稳定性和可靠性。由于采用电流检测部分、信号采集部分单独独立供电，当检测大电流时，电流检测部分由大功率的第一电源供电，所检测的额定电流越大或电流传感器的电流转换比越低，则电流传感器所消耗功耗越高，而信号采集部分的第二电源只给电流互感器输出电路（包括处理器）供电，功耗非常低，这样为处理器供电的第二电源无需给作为电流检测部分的电流传感器提供电源，使得电流互感器输出侧电路的实际功率消耗非常低，从而可以适应于对功耗要求较高或由电池供电的领域。进一步地，所述电流互感器具有第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，所述第一输入端、第二输入端连接在所述电流互感器的初级绕组两端，所述第一输出端、第二输出端连接在所述电流互感器的次级绕组两端；所述电流互感器输入侧电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2，所述电流传感器的电流输出端、第一电阻R1一端、第二电阻R2一端相互连接，所述第二输入端与第二电阻R2另一端连接；所述第一输入端、第一电阻R1另一端、第一接地端相互连接；所述电流电压转换模块连接于第一输出端、第二输出端之间。本技术中，尤其对于采集电流较大的场合，通过第一电阻、第二电阻对采集的电流进行分流，使得电流互感器的输入电流较小，从而可以降低电流互感器及电流互感器输出侧电路的功耗，减少发热情况，保证电路安全。进一步地，所述电流电压转换模块包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的输出端与反相输入端之间连接有第三电阻R3，所述第一运算放大器的反相输入端与第一输出端连接，所述第二输出端、第一运算放大器的同相输入端、第二接地端相互连接，所述第一运算放大器的输出端为所述电流电压转换模块的输出端；或所述电流电压转换模块包括第四电阻，所述第四电阻的两端分别与所述第一输出端、第二输出端连接，所述第二输出端与第二接地端连接，所述第一输出端为所述电流电压转换模块的输出端。本技术中，通过设置第一运算放大器，且通过第三电阻将电流转换为电压，可以增加转换电路的带负载能力。进一步地，所述电压调整模块包括第二运算放大器、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7，所述第五电阻R5一端为所述电压调整模块的输入端，所述第二运算放大器的输出端为电压调整模块的输出端，所述电压调整模块的输入端、输出端分别与电流电压转换模块的输出端、控制器（3）输入端对应连接，所述第六电阻R6一端与控制器的电源端相互连接，所述控制器的电源端通过电源稳压器与所述第二运算放大器的正电源输入端连接，所述第五电阻R5另一端、第六电阻R6另一端、第二运算放大器的同相输入端相互连接，所述第七电阻R7连接于第二运算放大器的反相输入端、输出端之间。由于控制器的电压采集端输入电压范围有限制，通过设置电压调整模块，从而可以将电压调整到适于控制器采集的电压范围。进一步地，所述电流互感器为2mA/2mA的电流互感器。通过采用2mA/2mA的电流互感器，使得电流互感器功耗、体积较小，尤其适用于工作空间较为有限的场合。进一步地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流电流检测电路，包括依次连接的电流传感器（1）、电流电压转换模块、电压调整模块、控制器（3），其特征在于：所述电流传感器（1）的电流输出端与电流电压转换单元输入端之间连接有电流互感器（2）；/n电流互感器（2）输入侧电路、电流互感器（2）输出侧电路分别由第一电源、第二电源供电，所述第一电源、第二电源不共地且相互独立设置；/n所述电流互感器（2）输入侧电路的接地端相互连接从而构成第一接地端，/n所述电流互感器（2）输出侧电路的接地端相互连接从而构成第二接地端；/n所述第一接地端、第二接地端不共地；/n所述电流互感器（2）输入侧电路包括所述电流传感器（1）；/n所述电流互感器（2）输出侧电路包括所述电流电压转换模块、电压调整模块、控制器（3）。/n

【技术特征摘要】
1.一种交流电流检测电路，包括依次连接的电流传感器（1）、电流电压转换模块、电压调整模块、控制器（3），其特征在于：所述电流传感器（1）的电流输出端与电流电压转换单元输入端之间连接有电流互感器（2）；
电流互感器（2）输入侧电路、电流互感器（2）输出侧电路分别由第一电源、第二电源供电，所述第一电源、第二电源不共地且相互独立设置；
所述电流互感器（2）输入侧电路的接地端相互连接从而构成第一接地端，
所述电流互感器（2）输出侧电路的接地端相互连接从而构成第二接地端；
所述第一接地端、第二接地端不共地；
所述电流互感器（2）输入侧电路包括所述电流传感器（1）；
所述电流互感器（2）输出侧电路包括所述电流电压转换模块、电压调整模块、控制器（3）。


2.根据权利要求1所述的交流电流检测电路，其特征在于：所述电流互感器（2）具有第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，所述第一输入端、第二输入端连接在所述电流互感器（2）的初级绕组两端，所述第一输出端、第二输出端连接在所述电流互感器（2）的次级绕组两端；
所述电流互感器（2）输入侧电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2，所述电流传感器（1）的电流输出端、第一电阻R1一端、第二电阻R2一端相互连接，所述第二输入端与第二电阻R2另一端连接；
所述第一输入端、第一电阻R1另一端、第一接地端相互连接；
所述电流电压转换模块连接于第一输出端、第二输出端之间。


3.根据权利要求2所述的交流电流检测电路，其特征在于：所述电流电压转换模块包括第一运算放大器（41），所述第一运算放大器（41）的输出端与反相输入端之间连接有第三电阻R3，所述第一运算放大器（41）的反相输入端与第一输出端连接，所述第二输出端、第一运算放大器（41）的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪亮，邹志强，任驰，解苗，刘勇，袁鹏，陈民乐，王文宇，肖红，唐赛，
申请(专利权)人：湖南中科电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43