一种闭环电流互感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种闭环电流互感器，霍尔元件位于聚磁环的缺口内，用于根据待测电流在所述聚磁环内产生的磁场生成感应电压；第一补偿线圈和第二补偿线圈以相同的绕线方向缠绕在聚磁环相对的两侧上；功率放大电路的输入端与霍尔元件的输出端连接，输出端分别与第一补偿线圈、第二补偿线圈连接；第一补偿线圈和第二补偿线圈另一端分别与信号检测电路连接，信号检测电路的输出端作为所述闭环电流互感器的输出端。通过本实用新型专利技术提供的闭环电流互感器可同步用到正电源输出正的补偿电流和负电源来输出负的补偿电流来驱动补偿线圈产生可叠加的磁场，有效地解决了现有技术依靠单边电源输出补偿电流存在的电源负荷大的问题，并扩大了待测电流的可检测范围。

【技术实现步骤摘要】
一种闭环电流互感器
本技术涉及电流检测
，尤其涉及一种闭环电流互感器。
技术介绍
现有的电力系统采用交流电压、大电流回路的方式把电力送往用户端，由于电压高、电流大，在对电力系统进行检测和监测时无法直接使用仪表进行测量。电流互感器应运而生，通过将交流电压和大电流按比例降低到较小的数值，从而可以直接使用仪表进行测量。在现有技术中，电流互感器包括开放式电流互感器和闭环电流互感器。如图1所示，为现有的闭环电流互感器的电路结构示意图，包括具有一缺口的聚磁环01，霍尔元件02放置在所述缺口处，匝数为N的补偿线圈03环绕在所述聚磁环01上，待测导体穿过所述聚磁环，与所述聚磁环01形成磁场关系。在现有的闭环电流互感器中，当待测电流Ix经过所述待测导体时，所述霍尔元件02输出正比于待测电流Ix产生的磁场大小的感应电压，所述感应电压经过放大器04后推动功率放大器05输出补偿电流Iy驱动所述补偿线圈，使得补偿线圈03产生的磁场与所述待测电流Ix产生的磁场的方向相反，以抵消待测电流Ix产生的磁场，霍尔元件02输出的感应电压逐渐减小为0，聚磁环01内的磁场也变为0。当聚磁环01内的磁场为0时，补偿电流Iy产生的磁场与待测电流Ix产生的磁场大小相等，N*Iy＝Ix。通过检测电阻R上的电压值Vo＝Iy*R，从而可以得到待测电流Ix＝N*Vo/R。当待测电流Ix为正的直流电时，补偿电流Iy也为正的直流电，由功率放大器05从正电源V+上吸收能量并输出所述补偿电流Iy。在不考虑功率放大器本身所消耗的微弱的工作电流的前提下，所述补偿电流Iy等于正电源V+输出的正电流I+，负电源V-提供的电流为零。同理，当待测电流Ix为负的直流电时，由负电源V-输出所述补偿电流Iy，正电源V+提供的电流为零。然而，现有的检测仪表对外接电流互感器时可以提供的正负电源是有限的，比如某仪器只能给外部的传感器最大提供+12V0.5A的正电源、-12V0.5A的负电源。使用所述检测仪表为上面的闭环电流互感器供电时，每次只用到正电源/负电源来输出正的补偿电流/负的补偿电流驱动补偿线圈，而负电源/正电源是闲置的，正电源/负电源的负荷较大；另一方面，待测电流的大小受制于正电源或负电源的所能提供的最大电流，为最大电流与补偿线圈匝数的乘积。
技术实现思路
本技术提供一种闭环电流互感器，以解决现有闭环电流互感器依靠单边电源输出补偿电流存在的电源负荷大、补偿电流大小受限的问题。本技术的是这样实现的，一种闭环电流互感器，包括聚磁环、霍尔元件、功率放大电路、第一补偿线圈、第二补偿线圈、信号检测电路；所述聚磁环为具有一缺口的环形结构导磁物质柱体；所述霍尔元件位于所述聚磁环的缺口内，用于根据待测电流在所述聚磁环内产生的原边磁场生成感应电压；所述第一补偿线圈和第二补偿线圈均为多匝线圈，以相同的绕线方向缠绕在所述聚磁环相对的两侧上；所述功率放大电路的输入端与所述霍尔元件的输出端连接，所述功率放大电路的输出端分别与所述第一补偿线圈的第一端、所述第二补偿线圈的第一端连接；所述第一补偿线圈的第二端与所述信号检测电路的第一输入端连接，所述第二补偿线圈的第二端与所述信号检测电路的第二输入端连接，所述信号检测电路的输出端作为所述闭环电流互感器的输出端；当待测导线穿过所述聚磁环且流过待测电流时，所述聚磁环内部产生原边磁场，所述霍尔元件用于根据所述原边磁场感产生感应电压；所述功率放大电路用于根据所述感应电压同步利用正负电源输出互为反向的第一补偿电流和第二补偿电流，所述第一补偿电流用以驱动所述第一补偿线圈，所述第二补偿电流用以驱动所述第二补偿线圈，使得所述第一补偿线圈和第二补偿线圈产生可叠加的磁场；所述信号检测电路用于检测所述第一补偿电流和第二补偿电流，并根据所述第一补偿电流和第二补偿电流输出电压测量值；当所述第一补偿线圈和第二补偿线圈产生的补偿磁场叠加后刚好抵消所述待测电流产生的原边磁场时，所述信号检测电路输出的电压测量值正比于所述待测电流。可选地，所述功率放大电路包括运算放大器、第一功率放大器和第二功率放大器；所述第一功率放大器和第二功率放大器互为反相的功率放大器，其中所述第一功率放大器的电压放大倍数为K，所述第二功率放大器的电压放大倍数为-K；所述运算放大器的输入端与所述霍尔元件的输出端连接；所述运算放大器的输出端分别与所述第一功率放大器的输入端和第二功率放大器的输入端连接；所述第一功率放大器的输出端与所述第一补偿线圈的第一端连接，所述第二功率放大器的输出端与所述第二补偿线圈的第一端连接；所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的电源输入端共接于同一正电源和负电源。可选地，所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的电源输入端共接于同一正电源和负电源，所述正电源和负电源由检测仪表提供。可选地，所述信号检测电路包括第一电阻、第二电阻和差分放大器；所述第一电阻的第一端与所述第一补偿线圈的第二端之间的共接点与所述差分放大器的正相输入端连接，所述第二电阻的第一端与所述第二补偿线圈的第二端之间的共接点与所述差分放大器的反相输入端连接；所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第二端共接于浮地输出；所述差分放大器的输出端作为所述闭环电流互感器的输出端。可选地，所述第一补偿线圈与所述第二补偿线圈的匝数相同，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相同。可选地，所述第一补偿线圈与所述第二补偿线圈的匝数不相同，所述第一补偿线圈的匝数与所述第一电阻的阻值之比等于所述第二补偿线圈的匝数与所述第二电阻的阻值之比。可选地，所述聚磁环为圆环或方环。本技术提供的闭环电流互感器，包括聚磁环、霍尔元件、功率放大电路、第一补偿线圈、第二补偿线圈、信号检测电路，通过所述功率放大电路输出互为反向的补偿电流分别驱动所述第一补偿线圈和第二补偿线圈，使得所述第一补偿线圈和第二补偿线圈产生的补偿磁场叠加后再抵消待测电流产生的原边磁场，从而可以同步用到正电源和负电源来输出补偿电流来驱动补偿线圈，正负电源同时工作，有利于降低补偿电流，有效地解决了现有闭环电流互感器依靠单边电源输出补偿电流存在的电源负荷大的问题；且通过信号检测电路同步检测正的补偿电流和负的补偿电流得到输出电压值，在不改变检测仪表对外接电流互感器提供的最大电流的条件下，可有效扩大待测电流的可检测范围。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有的闭环电流互感器的电路结构示意图；图2是本技术一实施例提供的闭环电流互感器的电路结构示意图；图3是本技术一实施例提供的闭环电流互感器的电路结构示意图；图4是本技术一实施例提供的闭环电流互感器的磁场示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闭环电流互感器，其特征在于，包括聚磁环、霍尔元件、功率放大电路、第一补偿线圈、第二补偿线圈、信号检测电路；/n所述聚磁环为具有一缺口的环形结构导磁物质柱体；/n所述霍尔元件位于所述聚磁环的缺口内，用于根据待测电流在所述聚磁环内产生的原边磁场生成感应电压；/n所述第一补偿线圈和第二补偿线圈均为多匝线圈，以相同的绕线方向缠绕在所述聚磁环相对的两侧上；/n所述功率放大电路的输入端与所述霍尔元件的输出端连接，所述功率放大电路的输出端分别与所述第一补偿线圈的第一端、所述第二补偿线圈的第一端连接；/n所述第一补偿线圈的第二端与所述信号检测电路的第一输入端连接，所述第二补偿线圈的第二端与所述信号检测电路的第二输入端连接，所述信号检测电路的输出端作为所述闭环电流互感器的输出端；/n当待测导线穿过所述聚磁环且流过待测电流时，所述聚磁环内部产生原边磁场，所述霍尔元件用于根据所述原边磁场感产生感应电压；所述功率放大电路用于根据所述感应电压同步利用正负电源输出互为反向的第一补偿电流和第二补偿电流，所述第一补偿电流用以驱动所述第一补偿线圈，所述第二补偿电流用以驱动所述第二补偿线圈，使得所述第一补偿线圈和第二补偿线圈产生可叠加的磁场；所述信号检测电路用于检测所述第一补偿电流和第二补偿电流，并根据所述第一补偿电流和第二补偿电流输出电压测量值；当所述第一补偿线圈和第二补偿线圈产生的补偿磁场叠加后刚好抵消所述待测电流产生的原边磁场时，所述信号检测电路输出的电压测量值正比于所述待测电流。/n...

【技术特征摘要】
1.一种闭环电流互感器，其特征在于，包括聚磁环、霍尔元件、功率放大电路、第一补偿线圈、第二补偿线圈、信号检测电路；
所述聚磁环为具有一缺口的环形结构导磁物质柱体；
所述霍尔元件位于所述聚磁环的缺口内，用于根据待测电流在所述聚磁环内产生的原边磁场生成感应电压；
所述第一补偿线圈和第二补偿线圈均为多匝线圈，以相同的绕线方向缠绕在所述聚磁环相对的两侧上；
所述功率放大电路的输入端与所述霍尔元件的输出端连接，所述功率放大电路的输出端分别与所述第一补偿线圈的第一端、所述第二补偿线圈的第一端连接；
所述第一补偿线圈的第二端与所述信号检测电路的第一输入端连接，所述第二补偿线圈的第二端与所述信号检测电路的第二输入端连接，所述信号检测电路的输出端作为所述闭环电流互感器的输出端；
当待测导线穿过所述聚磁环且流过待测电流时，所述聚磁环内部产生原边磁场，所述霍尔元件用于根据所述原边磁场感产生感应电压；所述功率放大电路用于根据所述感应电压同步利用正负电源输出互为反向的第一补偿电流和第二补偿电流，所述第一补偿电流用以驱动所述第一补偿线圈，所述第二补偿电流用以驱动所述第二补偿线圈，使得所述第一补偿线圈和第二补偿线圈产生可叠加的磁场；所述信号检测电路用于检测所述第一补偿电流和第二补偿电流，并根据所述第一补偿电流和第二补偿电流输出电压测量值；当所述第一补偿线圈和第二补偿线圈产生的补偿磁场叠加后刚好抵消所述待测电流产生的原边磁场时，所述信号检测电路输出的电压测量值正比于所述待测电流。


2.如权利要求1所述的闭环电流互感器，其特征在于，所述功率放大电路包括运算放大器、第一功率放大器和第二功率放大器；所述第一功率放大器和第二功率放大器互为反相的功...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊小明，
申请(专利权)人：深圳市知用电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44