零磁通电流传感器电路制造技术

本发明专利技术涉及一种零磁通电流传感器电路，包括电流信号输入检测系统、激励信号驱动控制系统、信号检波变换系统和信号反馈补偿系统，其主要特点是，所述的电流信号输入检测系统包括两个彼此一致的检测磁心和一个普通磁心，两个检测线圈分别绕在所述的两个检测磁心上，一个初级线圈同时绕在所述的两个检测磁心上；所述的激励信号驱动控制系统包括一个三角波发生器。采用了该发明专利技术的零磁通电流传感器电路，测量的稳定性较高，电路结构简单，容易制造，成本较低；另一方面，除了检测磁心外还增加了一个普通磁心，增大了电流传感器的量程；而使用调整线圈使磁化状态在受到冲击后，不至于产生太大的变化，从而提高了该电流传感器电路的抗冲击能力和开机重复性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路电流测量电路领域，特别涉及电流传感器电路领域，具体是指一种零磁通电流传感器电路。
技术介绍
零磁通检测技术被广泛用于测量电流及相关物理量。零磁通原理的主要内容是在环型磁芯上分别绕有初级线圈(一般为被测电流的导线经过磁芯而构成)和补偿线圈，当初级线圈上被测电流产生的磁通量和补偿线圈上电流产生的磁通量平衡时，称为零磁通平衡，此时，应有被测电流的安匝数和补偿电流的安匝数相等。测试直流电流时，其补偿电流由被测电流经过磁芯时采用一定的技术感应出相应的被测电流的检测信号经反馈放大后产生。任何安匝数不平衡，必定会导致检测磁芯的检测线圈上因加激励信号而产生的磁化电流的波形的变化。通过检测该磁化电流的波形中某一参量的变化，即可检测出检测信号，该信号经适当的电路设计形成与初始线圈上被测电流方向相反的补偿电流反馈到磁芯的补偿线圈上，以抵消被测电流产生的磁通，根据平衡时安匝数相等，通过连接在补偿线圈与地之间的电阻R0，可以测量出补偿电流，从而得到被测电流。检测信号可以有多种方法测得。在现有技术中有如下几种零磁通电流检测电路第一种是从磁化电流波形的成份来进行分析，M.Groenenboom andI.Lisser等(IEEE Transactions on Nuclear Science，Vol.NS-24.No.3，Jan.1977.pp.1810-1811.及Electronics and Power Jan.1977 pp 52-55)利用零磁通平衡时，检测线圈被正弦波激励后所产生的磁化电流中只有奇次谐波成份，偏离平衡时则有偶次谐波成份，且以二次谐波为主，而采用检测二次谐波的方法来检出检测信号，该方法实现的电路复杂，由于高稳定的正弦波发生电路及高稳定的二次谐波带通滤波器复杂，利用的组件多，并且测量的精度及稳定性和频率宽度受组件的性能影响，因而对组件的选择工作量大，成本高。第二种是从磁化电流的幅度大小来进行分析，Maarter Groenenboom等人(United States Patent 4912396)。根据正弦波信号激励检测线圈而产生的磁化电流在零磁通平衡时存在半波对称性，在偏离平衡时，磁化电流的半波不对称，而通过检测正弦信号驱动检测线圈而产生的磁化电流的正负峰值来检测被测电流的检测信号。此方法的电路比检测磁化电流二次谐波的方法简单，但还是较复杂，其正弦波发生电路复杂，峰值检测用的组件较多，且易受干扰，成本还是高。第三种是Hans-Erik Jorgensen等的技术(United States Patent 4616474)，具体是将两个相同的检测磁芯上的检测线圈平均分成四组，每个检测磁芯上两组，同一检测磁芯上的线圈绕向相同，不同检测磁芯的线圈绕向相反。用方波信号驱动，使正负半周各两组线圈工作，另用一变换器T3，通过线圈组合使磁化电流的奇次波相抵消，偶次谐波相加，以此来获得被测电流的检测信号。此方法的优点是方波易于产生，电路设计较简单，成本要远远低于前两种方法。不足之处是检测线圈接线较复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种稳定性高、抗冲击能力强、测量电流量程大、开机重复性好、电路结构简单、成本低廉的零磁通电流传感器电路。为了实现上述的目的，本专利技术的零磁通电流传感器电路具有如下构成该零磁通电流传感器电路，包括电流信号输入检测系统、激励信号驱动控制系统、信号检波变换系统和信号反馈补偿系统，其主要特点是，所述的电流信号输入检测系统包括两个彼此一致的检测磁心和一个普通磁心，两个检测线圈分别绕在所述的两个检测磁心上，一个初级线圈同时绕在所述的两个检测磁心上；所述的激励信号驱动控制系统包括一个三角波发生器，所述的电流信号输入检测系统中的两个检测线圈的正端或负端与该三角波发生器的正向输出端相连接；所述的信号检波变换系统的输入端与所述的电流信号输入检测系统中的两个检测线圈输出端相连接；所述的信号反馈补偿系统包括一个同时绕在所述的电流信号输入检测系统中的两个检测磁心和一个普通磁心上的补偿线圈，且该信号反馈补偿系统的输入端与所述的信号检波变换系统的输出端相连接。该零磁通电流传感器电路的激励信号驱动控制系统中的三角波发生器的输入端与一个方波发生器的输出端相连接。该零磁通电流传感器电路的信号检波变换系统包括一个脉冲变压器、一个相敏检波器和一个RC求和电路，该脉冲变压器的初级线圈的中心点与所述的三角波发生器的负向输出端相连接，且该初级线圈的两外端分别与所述的电流信号输入检测系统中的两个检测线圈的两外端相连接，该脉冲变压器的次级线圈的中心点接地，且该次级线圈的两外端分别与相敏检波器的两个输入端相连接，该次级线圈的两外端与中心点之间分别接有一个阻值相同的电阻，所述的相敏检波器的控制端与所述的方波发生器的输出端相连接，且该相敏检波器的输出端与所述的RC求和电路相连接。该零磁通电流传感器电路的信号检波变换系统中的相敏检波器的真值表为K＝0b-F断，a-E通；K＝1b-F通，a-E断。该零磁通电流传感器电路的信号检波变换系统中的RC求和电路包括两个阻值相同的电阻和一个电容，所述的两个电阻的一端分别与所述的相敏检波器的两个输出端相连接，另一端汇接于所述的电容的一端，同时该电容的另一端接地。该零磁通电流传感器电路，其特征在于，所述的电流信号输入检测系统的两个检测磁心上还各绕有一个调整线圈，该两个调整线圈的负端与负端相连接，其正端通过一个小阻值的电阻相连接。该零磁通电流传感器电路，其特征在于，所述的信号反馈补偿系统还包括一个集成运算放大器，该集成运算放大器的输入端同时与所述的RC求和电路的输出端和绕在所述的电流信号输入检测系统中的两个检测磁心和普通磁心上的一个交流感应线圈相连接，而该集成运算放大器的输出端与所述的补偿线圈相连接。该零磁通电流传感器电路的电流信号输入检测系统中的两个检测磁心基本一致并采用高磁导率的磁心材料。由于采用了该专利技术的零磁通电流传感器电路，使用三角波调制信号作为激励信号并且利用磁化电流正负半周期求和的方法来检出被测电流的检测信号，测量的稳定性较高，电路结构简单，容易制造，成本较低；另一方面，除了检测磁心外还增加了一个普通磁心，增大了电流传感器的量程；而使用调整线圈使磁化状态在受到冲击后，不至于产生太大的变化，从而提高了该电流传感器电路的抗冲击能力和开机重复性。附图说明图1为本专利技术的电流信号输入检测系统的单检测线圈电路原理图。图2为图1情形下的正向磁化电流波形示意图。图3为图1情形下的反向磁化电流波形示意图。图4为本专利技术的电流信号输入检测系统的双检测线圈电路原理图。图5为本专利技术的完整电路原理图。图6为工作状态下方波发生器和三角波发生器输出的波形图。1 图7为零磁通状态下的电路电流工作波形图。图8为正向磁化状态下的电路电流工作波形图。图9为反向磁化状态下的电路电流工作波形图。具体实施例方式为了能够更清楚地理解本专利技术的
技术实现思路
，特举以下实施例详细说明。请参阅图1所示，其中，T1为检测磁芯，u为激励信号，Np为初级线圈，由被测电流的导线经过检测磁芯时形成的。N1为检测线圈，u为激励信号，为说明方便，以正弦信号u＝Umcosωt为激励信号，Z为电阻。再请参阅图2所示，其中单检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零磁通电流传感器电路，包括电流信号输入检测系统、激励信号驱动控制系统、信号检波变换系统和信号反馈补偿系统，其特征在于，所述的电流信号输入检测系统包括两个彼此一致的检测磁心和一普通磁心，两个检测线圈分别绕在所述的两个检测磁心上，一初级线圈同时绕在所述的两个检测磁心上；所述的激励信号驱动控制系统包括一三角波发生器，所述的电流信号输入检测系统中的两个检测线圈的正端或负端与该三角波发生器的正向输出端相连接；所述的信号检波变换系统的输入端与所述的电流信号输入检测系统中的两个检测线圈输出端相连接；所述的信号反馈补偿系统包括一同时绕在所述的电流信号输入检测系统中的两个检测磁心和一普通磁心上的补偿线圈，且该信号反馈补偿系统的输入端与所述的信号检波变换系统的输出端相连接。

【技术特征摘要】
1.一种零磁通电流传感器电路，包括电流信号输入检测系统、激励信号驱动控制系统、信号检波变换系统和信号反馈补偿系统，其特征在于，所述的电流信号输入检测系统包括两个彼此一致的检测磁心和一普通磁心，两个检测线圈分别绕在所述的两个检测磁心上，一初级线圈同时绕在所述的两个检测磁心上；所述的激励信号驱动控制系统包括一三角波发生器，所述的电流信号输入检测系统中的两个检测线圈的正端或负端与该三角波发生器的正向输出端相连接；所述的信号检波变换系统的输入端与所述的电流信号输入检测系统中的两个检测线圈输出端相连接；所述的信号反馈补偿系统包括一同时绕在所述的电流信号输入检测系统中的两个检测磁心和一普通磁心上的补偿线圈，且该信号反馈补偿系统的输入端与所述的信号检波变换系统的输出端相连接。2.根据权利要求1所述的零磁通电流传感器电路，其特征在于，所述的激励信号驱动控制系统中的三角波发生器的输入端与一方波发生器的输出端相连接。3.根据权利要求2所述的零磁通电流传感器电路，其特征在于，所述的信号检波变换系统包括一脉冲变压器、一相敏检波器和一RC求和电路，该脉冲变压器的初级线圈的中心点与所述的三角波发生器的负向输出端相连接，且该初级线圈的两外端分别与所述的电流信号输入检测系统中的两个检测线圈的两外端相连接，该脉冲变压器的次级线圈的中心点接地，且该次级线圈的两外端分别与相敏检波器的两个输入端相连接，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐立军，卢宋林，李德明，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]