电流互感器制造技术

本申请公开了一种电流互感器，其包括：方波电压产生电路，第一驱动电路和多个直流检测线圈等。方波电压产生电路包括：第一参考电压源，第一反相器，时钟产生电路和多路选择器，其中多路选择器接收第一参考电压源产生的第一参考电压、第一反相器产生的第二参考电压和时钟产生电路产生的参考时钟信号，并且在参考时钟信号的控制下产生具有预定时钟频率的方波电压。第一驱动电路用于接收方波电压并产生跟随方波电压的驱动电压。多个直流检测线圈中的每个直流检测线圈接收驱动电压，并在驱动电压的驱动下对穿过直流检测线圈的与待测电流对应的磁通量进行感测。

【技术实现步骤摘要】
电流互感器
本申请涉及电子测量技术，更具体地，涉及一种电流互感器。
技术介绍
随着各种电力系统在工业生产和日常生活中的广泛运用，需要能够准确、方便测量电流的装置以监控电力系统的安全有效运行。传统的电流互感器只能用于测量交流电流，无法测量直流电流，并且当测量频率较低的交流电流时也会产生较大误差。近来出现的直流电流互感器(DCCT)属于一种新型的电流测量装置，可以以非接触方式同时测量直流和交流电流。直流电流互感器主要利用了铁芯线圈中的铁芯受直流和交流电流共同磁化时的非线性和非对称特性，通过驱动反馈电流来补偿初级电流对铁芯线圈的影响，实现铁芯线圈内的零磁通状态，从而实现对直流电流的测量。
技术实现思路
本申请的目的之一在于提供一种电流互感器，能够抑制偏移和增益漂移，并提高电源抑制比。根据本申请的一个方面，提供了一种电流互感器，该电流互感器包括：方波电压产生电路，其包括：第一参考电压源，其用于产生第一参考电压；第一反相器，其用于接收所述第一参考电压，并对所述第一参考电压反相以产生第二参考电压；时钟产生电路，其用于产生参考时钟信号，所述参考时钟信号具有预定时钟频率；和多路选择器，其用于接收所述第一参考电压、所述第二参考电压和所述参考时钟信号，并且在所述参考时钟信号的控制下以所述预定时钟频率在每个时钟周期内交替输出所述第一参考电压和所述第二参考电压，从而产生具有所述预定时钟频率的方波电压；第一驱动电路，其用于接收所述方波电压并产生跟随所述方波电压的驱动电压，所述第一驱动电路包括：第一运算放大器，所述第一运算放大器的第一输入端用于接收所述方波电压，所述第一运算放大器的第二输入端通过第一反馈网络接收被反馈的所述驱动电压，所述第一运算放大器的输出端输出第一中间电压；和第一推挽输出级，所述第一推挽输出级用于接收所述第一中间电压并推挽输出所述驱动电压；和多个直流检测线圈，每个所述直流检测线圈接收所述驱动电压，并在所述驱动电压的驱动下对穿过所述直流检测线圈的与待测电流对应的磁通量进行感测。在一些实施例中，所述多个直流检测线圈包括第一直流检测线圈和第二直流检测线圈；并且所述电流互感器还包括第二驱动电路，所述第二驱动电路用于接收所述驱动电压，并将所述驱动电压反相以产生反相的驱动电压，其中，所述第一直流检测线圈接收所述驱动电压，并在所述驱动电压的驱动下对穿过所述第一直流检测线圈的与所述待测电流对应的磁通量进行感应以产生第一感应电流；所述第二直流检测线圈接收所述反相的驱动电压，并在所述反相的驱动电压的驱动下对穿过所述第二直流检测线圈的与所述待测电流对应的磁通量进行感应以产生第二感应电流；并且所述电流互感器基于所述第一感应电流和所述第二感应电流确定与所述待测电流相关的直流分量。在一些实施例中，所述电流互感器还包括：解调电路，其用于接收并解调与所述第一感应电流对应的第一感应电压和与所述第二感应电流对应的第二感应电压，以去除其中与所述驱动电压和所述反相的驱动电压相关的交流分量，从而产生解调后电压；和低通滤波器，其接收所述解调后电压并进行低通滤波，从而得到与所述待测电流相关的直流分量。在一些实施例中，所述第二驱动电路包括：第二运算放大器，所述第二运算放大器的第一输入端耦接至参考电压，所述第二运算放大器的第二输入端用于接收所述驱动电压并且通过第二反馈网络接收反馈的反相的驱动电压，所述第二运算放大器的输出端用于输出第二中间电压；和第二推挽输出级，所述第二推挽输出级用于接收所述第二中间电压并推挽输出所述反相的驱动电压。在一些实施例中，所述电流互感器包括具有第一电源电压的第一电压域和具有第二电源电压的第二电压域，所述第二电压域通过对所述第一电源电压稳压操作后产生。在一些实施例中，所述时钟产生电路和所述多路选择器工作于所述第二电压域，并由所述第二电源电压供电。在一些实施例中，所述电流互感器还包括：低压差稳压器，其用于接收外部电源电压，并对所述外部电源电压稳压后产生所述第一电源电压；和第二参考电压源，其用于接收所述第一电源电压，并基于所述第一电源电压产生所述第二电源电压。在一些实施例中，所述电流互感器还包括：交流检测线圈，其用于对穿过其中的与所述待测电流对应的磁通量进行感测以确定与所述待测电流相关的交流分量。在一些实施例中，所述电流互感器还包括：积分驱动电路，其用于接收与所述待测电流相关的所述直流分量和所述交流分量并产生积分驱动电流；次级线圈，其用于接收所述积分驱动电流，其中所述积分驱动电流通过所述次级线圈产生的磁通量与所述待测电流耦合至所述第一直流检测线圈、所述第二直流检测线圈、所述交流检测线圈和所述次级线圈的磁通量的和等于所述第一感应电流、所述第二感应电流和所述第三感应电流分别在所述第一直流检测线圈、所述第二直流检测线圈和所述交流检测线圈中产生的磁通量的和；和检测电路，其用于检测流经所述次级线圈的所述积分驱动电流。以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。附图说明通过下面结合附图所做的详细说明以及所附的权利要求书，本领域技术人员将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图和详细说明仅描绘了本申请内容的若干示例性实施方式，不应将其认为是对本申请内容范围的限定。通过参考附图，本申请的内容将会得到更加明确和详细地说明。图1示出了电流互感器100的结构示意图；图2示出了根据本申请一些实施例的电流互感器200结构框图；图3示出了图2中的电流互感器200中的部分模块的具体实施方式；图4示出了根据本申请一些实施例的具有预定时钟频率的方波电压的波形图；图5示出了根据本申请一些实施例的电流互感器的电源产生电路的结构示意图。具体实施方式在下面的详细描述中，参考了构成说明书的一部分的附图。在附图中，除非上下文另有说明，类似的符号通常表示类似的组成部分。详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式并非旨在限定。在不偏离本申请主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，和做出其他变化。可以理解，可以对本申请中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分。参考图1，根据本申请的一个实施例，其示出了能够对待测电流进行测量的电流互感器100的结构示意图。在一些实施例中，待测电流具有直流分量和/或交流分量。下面结合图1对电流互感器100用于对通过电缆110的待测电流，也即初级电流IP进行测量的工作原理进行描述。如图1所示，电流互感器100包括第一环形铁芯121、第二环形铁芯122和第三环形铁芯123，电缆110从该三个环形铁芯121、122和123内部区域穿过。在该三个环形铁芯121、122和123外分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流互感器，其特征在于，所述电流互感器包括：/n方波电压产生电路，其包括：/n第一参考电压源，其用于产生第一参考电压；/n第一反相器，其用于接收所述第一参考电压，并对所述第一参考电压反相以产生第二参考电压；/n时钟产生电路，其用于产生参考时钟信号，所述参考时钟信号具有预定时钟频率；和/n多路选择器，其用于接收所述第一参考电压、所述第二参考电压和所述参考时钟信号，并且在所述参考时钟信号的控制下以所述预定时钟频率在每个时钟周期内交替输出所述第一参考电压和所述第二参考电压，从而产生具有所述预定时钟频率的方波电压；/n第一驱动电路，其用于接收所述方波电压并产生跟随所述方波电压的驱动电压，所述第一驱动电路包括：/n第一运算放大器，所述第一运算放大器的第一输入端用于接收所述方波电压，所述第一运算放大器的第二输入端通过第一反馈网络接收被反馈的所述驱动电压，所述第一运算放大器的输出端输出第一中间电压；和/n第一推挽输出级，所述第一推挽输出级用于接收所述第一中间电压并推挽输出所述驱动电压；和/n多个直流检测线圈，每个所述直流检测线圈接收所述驱动电压，并在所述驱动电压的驱动下对穿过所述直流检测线圈的与待测电流对应的磁通量进行感测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电流互感器，其特征在于，所述电流互感器包括：
方波电压产生电路，其包括：
第一参考电压源，其用于产生第一参考电压；
第一反相器，其用于接收所述第一参考电压，并对所述第一参考电压反相以产生第二参考电压；
时钟产生电路，其用于产生参考时钟信号，所述参考时钟信号具有预定时钟频率；和
多路选择器，其用于接收所述第一参考电压、所述第二参考电压和所述参考时钟信号，并且在所述参考时钟信号的控制下以所述预定时钟频率在每个时钟周期内交替输出所述第一参考电压和所述第二参考电压，从而产生具有所述预定时钟频率的方波电压；
第一驱动电路，其用于接收所述方波电压并产生跟随所述方波电压的驱动电压，所述第一驱动电路包括：
第一运算放大器，所述第一运算放大器的第一输入端用于接收所述方波电压，所述第一运算放大器的第二输入端通过第一反馈网络接收被反馈的所述驱动电压，所述第一运算放大器的输出端输出第一中间电压；和
第一推挽输出级，所述第一推挽输出级用于接收所述第一中间电压并推挽输出所述驱动电压；和
多个直流检测线圈，每个所述直流检测线圈接收所述驱动电压，并在所述驱动电压的驱动下对穿过所述直流检测线圈的与待测电流对应的磁通量进行感测。


2.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述多个直流检测线圈包括第一直流检测线圈和第二直流检测线圈；并且所述电流互感器还包括第二驱动电路，所述第二驱动电路用于接收所述驱动电压，并将所述驱动电压反相以产生反相的驱动电压，
其中，所述第一直流检测线圈接收所述驱动电压，并在所述驱动电压的驱动下对穿过所述第一直流检测线圈的与所述待测电流对应的磁通量进行感应以产生第一感应电流；
所述第二直流检测线圈接收所述反相的驱动电压，并在所述反相的驱动电压的驱动下对穿过所述第二直流检测线圈的与所述待测电流对应的磁通量进行感应以产生第二感应电流；并且
所述电流互感器基于所述第一感应电流和所述第二感应电流确定与所述待测电流相关的直流分量。


3.根据权利要求2所述的电流互感器，其特征在于，所述电流互感器还包括：
解调电路，其用于接收并解调与所述第一感应电流对应的第一感应电压和与所述第二感应电流对应的第二感应电压，以去除其中与所述驱动电压和所述反相的驱动电压相关的交流分量，从而产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗守南，
申请(专利权)人：福禄克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US