本实用新型专利技术公开了一种基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置，所述装置由高阻值电阻、机电转角装置、永磁体和TMR角度测量电桥组成测量电路，高阻值电阻，将待测电压信号转化成机电转角装置中的通流线圈的微电流信号；机电转角装置，通过永磁体产生的极间磁场，进而对通流线圈产生磁场力的左右，引起通流线圈在该磁场内偏转，产生角度位移；永磁体，与机电转角装置中的通流线圈连接，并与之一起发生角度位移，用于为TMR角度测量电桥提供方向变化的外磁场；TMR角度测量电桥，用于将产生变化的外磁场的永磁体的角度位移信号，转化成差分输出电压信号，完成待测电压测量，解决传统基于分压原理的电压传感器在精度、稳定性等方面的欠缺。性等方面的欠缺。性等方面的欠缺。
【技术实现步骤摘要】
基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置
[0001]本申请涉及传感器
，具体涉及一种基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置。
技术介绍
[0002]我国已陆续开展直流配电网科研项目与典型示范工程：例如浙江海宁尖山交直流混合配电网工程(
±
10kV)、杭州江东新城柔性直流配电网工程(
±
10kV)、上虞交直流混合微网工程示范(560V)等。但目前针对适用于直流配电网的电能计量方法及电能计量与检测器具尚未开展深入研究，计量直流配电网电能的重中之重便是精确测量直流母线的电压和电流。
[0003]目前针对电力系统中直流电量，常用的电压传感器以电阻式或阻容式的直流分压器为主；常用的电流传感器有零磁通式电流互感器、有源光电式电流互感器、全光纤电流传感器、Hall电流传感器。近几十年，随着磁电阻效应的深入研究，各向异性磁电阻(AMR)、巨磁电阻(GMR)、隧道磁电阻(TMR)技术渐渐成熟应用于电流测量中，而TMR元件凭借高灵敏度、广线性范围、低功耗、低温漂等优异特性，在电流测量领域脱颖而出。除此以外，磁电阻效应还可用于军用和民用领域的角度、位移测量，TDK株式会社已于2017年推出性能优异的基于TMR元件的角度测量传感器。然而，为了适用于直流配电网的电压测量，传统基于分压原理的电压传感器在精度、稳定性等方面有所欠缺，性能优异的TMR元件尚未涉足电压测量领域。
技术实现思路
[0004]本申请提供一种基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置，解决传统基于分压原理的电压传感器在精度、稳定性等方面的欠缺。
[0005]本申请提供一种基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置，由高阻值电阻、机电转角装置、永磁体和TMR角度测量电桥组成测量电路，其特征在于，包括：
[0006]高阻值电阻，用于承担待测直流母线电压，并将待测电压信号转化成机电转角装置中的通流线圈的微电流信号；
[0007]机电转角装置，通过永磁体产生的极间磁场，进而对通流线圈产生磁场力的左右，引起通流线圈在该磁场内偏转，产生角度位移；
[0008]永磁体，与机电转角装置中的通流线圈连接，并与之一起发生角度位移，用于为TMR角度测量电桥提供方向变化的外磁场；
[0009]TMR角度测量电桥，用于将产生变化的外磁场的永磁体的角度位移信号，转化成磁电阻信号，进而转化成差分输出电压信号，完成待测电压测量。
[0010]优选的，所述高阻值电阻，由多个阻值相同的精确电阻串联而成，高阻值电阻一端连接直流母线电压测量点，另一端通过通流导体连接参考地点，在直流母线电压测量点与参考地点之间形成近似断路的微电流情况，待测直流母线电压基本由高阻值电阻承担。
[0011]优选的，所述机电转角装置，包含内部永磁体，通流线圈、游丝弹簧和转轴。
[0012]优选的，还包括：
[0013]高阻值电阻产生的微电流沿着游丝弹簧和转轴，流经通流线圈，线圈受磁场力的作用，带动转轴发生偏转。
[0014]优选的，还包括：
[0015]所述永磁体与机电转角装置内的永磁体经过磁屏蔽处理后，连接在机电转角装置的转轴上。
[0016]优选的，还包括：
[0017]TMR角度测量电桥中每个TMR元件的自由层磁化方向与永磁体的磁场方向相同；
[0018]TMR元件的磁电阻阻值随着被钉扎层磁化方向与自由层磁化方向的夹角关系变化。
[0019]优选的，还包括：
[0020]TMR角度测量电桥中相对桥臂的TMR元件的自由层、被钉扎层上下顺序相同；
[0021]TMR角度测量电桥中同一桥臂的TMR元件的自由层、被钉扎层上下顺序相反。
[0022]本申请提供一种基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置，所述装置由高阻值电阻、机电转角装置、永磁体和TMR角度测量电桥组成测量电路，高阻值电阻，将待测电压信号转化成机电转角装置中的通流线圈的微电流信号；机电转角装置，通过永磁体产生的极间磁场，进而对通流线圈产生磁场力的左右，引起通流线圈在该磁场内偏转，产生角度位移；永磁体，与机电转角装置中的通流线圈连接，并与之一起发生角度位移，用于为TMR角度测量电桥提供方向变化的外磁场；TMR角度测量电桥，用于将产生变化的外磁场的永磁体的角度位移信号，转化成差分输出电压信号，完成待测电压测量，解决传统基于分压原理的电压传感器在精度、稳定性等方面的欠缺。
附图说明
[0023]图1是本申请提供的一种基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置的结构示意图。
具体实施方式
[0024]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
[0025]图1是本申请提供的一种基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置的结构示意图。
[0026]本申请进一步拓宽TMR技术的应用范围，以精确测量永磁体角度位移的TMR测量电桥为传感器核心，构建适用于直流配电网电压测量的电压传感器。
[0027]如图1所示，基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置，由高阻值电阻(1)、机电转角装置(2)、永磁体(3)和TMR角度测量电桥(4)组成测量电路，其特征在于，包括：
[0028]高阻值电阻(1)用于承担大部分待测直流母线电压，并将待测电压信号转化成机
电转角装置(2)中的通流线圈的微电流信号；
[0029]机电转角装置(2)中的永磁体用于产生极间磁场，进而对通流线圈产生磁场力的左右，引起通流线圈在该磁场内偏转，产生角度位移；
[0030]永磁体(3)与机械转角装置(2)中的通流线圈连接，并与之一起发生角度位移，用于为后续TMR角度测量电桥(4)包含的多个TMR元件，但TMR元件的数量必须为双数，即是2的倍数。提供方向变化的外磁场；但TMR元件的数量必须为双数，即是2的倍数。TMR角度测量电桥(4)用于将产生变化的外磁场的永磁体(3)的角度位移信号，转化成磁电阻信号，进而转化成差分输出电压信号，完成待测电压测量。
[0031]所述高阻值电阻(1)，由多个阻值相同的精确电阻R1、R2、
…
、R
n
串联而成，高阻值电阻一端连接直流母线电压测量点，另一端通过通流导体连接参考地点，在直流母线电压测量点与参考地点之间形成近似断路的微电流情况，待测直流母线电压基本由高阻值电阻承担。
[0032]所述机电转角装置(2)包含内部永磁体(多为磁铁)、通流线圈、游丝弹簧和转轴(通流线圈与游丝弹簧之间)。大阻值电阻(1)产生的微电流沿着游丝弹簧、转轴，流经通流线圈，线圈受磁场力的作用，带动转轴发生偏转。
[0033]所述永磁体(3)与机电转角装置(2)内的永磁体经过良本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于TMR测量角度位移原理的直流配电网电压测量装置，由高阻值电阻、机电转角装置、永磁体和TMR角度测量电桥组成测量电路，其特征在于，包括：高阻值电阻，用于承担待测直流母线电压，并将待测电压信号转化成机电转角装置中的通流线圈的微电流信号；机电转角装置，通过永磁体产生的极间磁场，进而对通流线圈产生磁场力的左右，引起通流线圈在该磁场内偏转，产生角度位移；永磁体，与机电转角装置中的通流线圈连接，并与之一起发生角度位移，用于为TMR角度测量电桥提供方向变化的外磁场；TMR角度测量电桥，用于将产生变化的外磁场的永磁体的角度位移信号，转化成磁电阻信号，进而转化成差分输出电压信号，完成待测电压测量。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高阻值电阻，由多个阻值相同的精确电阻串联而成，高阻值电阻一端连接直流母线电压测量点，另一端通过通流导体连接参考地点，在直流母线电压测量点与参考地点之间形成近似断路的微电流情况...
【专利技术属性】
技术研发人员：余佶成，雷民，周峰，岳长喜，李熊，姚力，章江铭，刘炜，朱凯，李鹤，李登云，熊魁，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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