测量传感器和具有这种测量传感器的控制元件、变频器以及风力发电设备制造技术

本发明专利技术公开了一种测量传感器，所述测量传感器用来对流经一段导体的电流与一参考电流进行比较，其包括：一个由一个环形铁心形成的磁路；一段有待测电流流经的导体，所述导体被所述的环形铁心环绕；一个设置在所述环形铁心上的次级线圈；和一个磁场测量元件，所述磁场测量元件设置在所述环形铁心的一气隙中，并对所述气隙中的磁场敏感。为了使所述的测量传感器能够可靠地检测出待测电流相对于一参考电流的高频偏移，在本发明专利技术中建议设置一参考电流设定装置，用于把一个参考电流作用在所述的次级线圈上。本发明专利技术中所述的测量传感器优选地用于测量风力发电设备的变频器的输出电流。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种测量传感器，所述测量传感器用来对流经一段导体的电流与一参考电流进行比较，其包括一个由一个环形铁心形成的磁路；一段有电流流经的导体，所述导体被所述的环形铁心环绕；一个设置在所述环形铁心上的次级线圈；和一个磁场测量元件，所述磁场测量元件设置在所述环形铁心的一气隙中，并对所述气隙中的磁场敏感。本专利技术还涉及一种控制元件，所述控制元件用来控制或调整流经一导体的电流；一种变频器，所述变频器尤其适用于风力发电设备；以及一种包含一个所述变频器的风力发电设备。
技术介绍
本说明书开头部分所述的测量传感器与EP 0 194 225中所述的测量传感器不同。在后者所述的测量传感器中，用作磁通量测量元件的一个霍尔元件的放大输出信号馈给所述的次级线圈。所述次级线圈的缠绕方向被设定，以使其产生的磁场方向与环绕在电流流过的导体外的磁场方向相反。在此情况下，所述次级线圈由放大器馈给的方式是试图使得由所述导体产生的磁场归零。流经所述次级线圈的电流用作对流经所述导体的电流的量度值，也就是说，所述次级线圈输出的信号给出导体中流动的瞬时电流的绝对值。在本说明书开头部分所述的更进一步的测量传感器，与《电子工业》(electronik industrie)8-2001第49与51页中所述的不同。在后者所述的测量传感器中，还是有一个线圈缠绕在环形铁心上，流经导体的电流仍然在线圈中感应产生一个电流。所述感应电流与由霍尔元件测量到的可能存在的偏离相叠加，然后得出流经导体的电流的绝对值做为测量值。但是应该指出的是，在此种测量传感器中，感应电流的主要分量仍然流过次级线圈。霍尔元件与放大器联合可以检测流经导体的相应部分，而不能检测环形铁心上的次级线圈中流经的部分。在已知的测量传感器中，因为相应的输出信号给出导体中流动的瞬时电流的绝对值，所以可以采用任何方式对其作进一步的处理。比如，通过一个后接的比较器，可以把所述电流的绝对值与一参考电流值或目标电流值进行比较，以得到控制信号，比如用于通过上述导体传递电流的变频器。因为所述电流可以轻易地达到数百安培——瞬时峰值可以达到750安培左右——所以与之相适应，次级线圈的安(培)匝(数)必须达到适当高的数目。在此情况下，可能流经次级线圈的电流越小，相应的匝(数)就必须越多。然而，这也是公知结构的严重的不足之处。自感应也总是形成一个时间常数，并因此限制了快速反应流经导体的电流的波动。更严重的情况是，次级线圈本身的自感性，因为其带有典型的感应特性，使得快速的信号变化不可能实现。
技术实现思路
所以，本专利技术的目的在于提供一种测量传感器，对上述不利的方面加以改进，特别是使得流经导体的电流相对于参考电流甚至更高频率的偏离都能被可靠地检测到，特别是，所述测量传感器可以用于风力发电设备用的变频器中。在本专利技术中，上述目的通过采用下述方式实现设置一个参考电流设定装置，把一个参考电流作用在所述的次级线圈上，所述参考电流可设定有电流流经的导体中的电流。与已知的结构不同，在本专利技术中，所述次级线圈不是连接在磁通量测量元件的输出端，也不是连接在与所述磁通量测量元件相连的放大器上。与之相反，而是馈给次级线圈一个参考电流。在本专利技术一个较佳的实施例中，磁通量测量元件的输出端或者连接在其上的放大器，作为信号输出端。在理想状态下，流经导体的电流与输入次级线圈的参考电流一致，以使得环形铁心中因此而产生的磁通量和磁通量测量元件输出端的信号归零。如果所述导体中的电流的大小与所述参考电流的大小不同，在环形铁心中会因此而产生一个磁通量，并在所述的磁通量测量元件的输出端会产生相应的信号。所述信号反应导体中流动的电流与次级线圈中的参考电流之间的偏差，是上述偏差的一个量度值。因为，在磁通量测量元件与信号输出端之间的支路上不存在自感应，所以即使相对于参考电流的高频变化也能被可靠地检测到，并可以放大后通过输出端输出。相应地，以风力发电设备为例，为了以最好的方式尽可能快地使实际电流值接近于参考电流值，可以通过所述的输出信号，为变频器快速地提供相应的控制或者调整信号。本专利技术中所述的测量传感器的优选的配置在从属权利要求中阐述。优选地，用一个霍尔元件作为所述的磁通量测量元件。另外，在磁通量测量元件的输出信号通过信号输出端输出之前，优选地采用放大器将所述信号放大。为了得到导体中的电流的绝对值，可以把参考电流叠加到磁通量测量元件或者与磁通量测量元件相接的放大器的输出信号上，优选地，此过程在连接信号输出端之后的元件中执行。本专利技术还涉及一种如权利要求6所述的用来控制或调整导体中的电流的控制单元，所述控制单元具有一个本专利技术所述的测量传感器，用于测量导体中的电流。优选地，将本专利技术中所述的测量传感器用于风力发电设备的变频器中，以测量所述变频器的输出电流。相应地，本专利技术还涉及一种如权利要求9所述的风力发电设备。附图说明在下文中，参考附图对本专利技术作更为详细的描述，其中图1是一种已知的测量传感器的简图；和图2是本专利技术所述的测量传感器的简图。具体实施例方式图1是一个简化视图，所示为EP 0 194 225中所述测量传感器的基本原理。首先，该已知测量传感器包含一个铁磁性材料制成的环形铁心10，该环形铁心中穿过一导体16，该导体中流经可测量的电流。一个霍尔元件12设置在环形铁心10的气隙11中。导体16中流动的电流产生的磁场在环形铁心10中产生一个磁通量，该磁通量也穿过所述霍尔元件12。所述霍尔元件12的输出端的信号馈给放大器14，该放大器14的输出端与缠绕在环形铁心10上的次级线圈18相连。这样，当电流流经次级线圈18时，该次级线圈18也形成了一个磁场。次级线圈18的缠绕方向，使得所述次级线圈18产生的磁场与导体16中电流产生的磁场方向相反。如此，所述两个磁场相互抵消，也就是说，当所述两个磁场大小相等时，在环形铁心10中将不再产生磁通量，并且随之霍尔元件12也不再产生信号。正如已知的，次级线圈18中流过的电流是导体16所产生磁场的量度值，因而，也是导体16中流动的电流的量度值。这样，可以在次级线圈18的输出端20处测量，得到一个表征导体16中流动电流的量度的信号。输出端20的所述输出信号，因为表征瞬时电流的绝对值，所以可以采用任何期望的方式对之作进一步地处理。通过后接的比较器(未图示)，可以把该值与参考值进行比较，比如，可以由此得到变频器的控制信号，所述变频器的电流是通过导体16传递的。因为所述的电流容易达到数百安培，所以次级线圈18的安培匝数必须达到相应多的匝数。在这种情况下，流经次级线圈18的电流越小，与此相应的匝数必须越多。这种结构的另一个严重不足之处在于，因为此种结构的自感应总是形成一个时间常数，限制了对流经导体16的电流的高频偏离的快速响应。另一方面，次级线圈18本身的自感应也增加了难度，因为其自身的感应性，使得不能实现快速的信号变化。本专利技术所述的测量传感器的一个实施方式如图2所示。所述测量传感器也包含一个环形铁心10，所述环形铁心10包含一块带气隙11的铁磁性材料，在所述的气隙中也设置有一个磁通量测量元件12，比如还是一个霍尔元件。在所述霍尔元件12的输出端连接着一个放大器14，用以放大霍尔元件12的电输出信号。与已知的测量传感器一样，待测电流流经的导体16穿过环形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来对流经一段导体的电流与一参考电流进行比较的测量传感器，包括：　　　　一个由一个环形铁心形成的磁路；　　　　一段有电流流经的导体，所述导体被所述的环形铁心环绕；　　　　一个设置在所述环形铁心上的次级线圈；和　　　　一个磁场测量元件，所述磁场测量元件设置在所述环形铁心的一气隙中，并对所述气隙中的磁场敏感，　　　　其特征在于：所述的测量传感器中设置有一参考电流设定装置，以把一个参考电流作用在所述的次级线圈上，所述的参考电流可设定有电流流过的导体中的电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：艾劳埃斯乌本，
申请(专利权)人：艾劳埃斯乌本，
类型：发明
国别省市：DE[德国]