电流测量系统技术方案

一种电流测量系统，包括多相开环电流传感器，以用于测量在多相电气系统的多个(n个)初级导体中流动的相电流(I1、I2、I3)。所述传感器包括：壳体(2)；磁芯(3)，包括第一芯部件(3a)和第二芯部件(3b)；和多个(n+1个)磁场检测器(4)，安装在所述初级导体的横贯所述电流传感器的壳体的部分所处的在所述第一芯部件和所述第二芯部件之间的所述壳体(2)中。所述系统还包括非易失性存储器和计算单元，在所述非易失性存储器中存储有在校准过程中预定义的至少一个耦合矩阵(K)，所述至少一个耦合矩阵将在所述初级电流中流动的相电流(I1、I2、I3)与所述磁场检测器检测到的磁感应场(B1、B2、B3、B4)链接，所述计算单元被配置为使用所述耦合矩阵用所述n+1个磁场检测器的输出来计算所述n个相电流的值。所述计算单元还被配置为使用n+1个降阶模式耦合矩阵来以降阶模式估计n个相电流，从而允许检测所述磁场检测器中的故障、漏电流或过电流。电流或过电流。电流或过电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电流测量系统
[0001]本专利技术涉及包括多相开环电流传感器(current transducer)的用于多相电气系统的电流测量系统。
[0002]许多电气系统被供应多相电流(特别地，三相电流)，这种系统包括例如在诸如电动车辆之类的车辆应用中的电动机。在这种应用中，需要鲁棒可靠但其制造和安装也是经济的电流传感器。
[0003]安全是重要因素，由此电流传感器应该快速和可靠地检测故障，以便控制系统关闭或改变故障系统的设置。过电流和漏电流通常指示电气系统有故障。
[0004]外部磁场的影响(例如，可以源自靠近电流传感器的其他电导体和部件)不应不利地影响电流传感器的准确性和可靠性。
[0005]诸如在电动车辆中发现的在恶劣环境中实现的电流传感器还需要承受机械冲击、振动和大的热变化。
[0006]对于现有传感器来说，响应经济制造和安装的需求同时还满足对安全性、耐用性、可靠性和准确电流测量的高要求是一个挑战。
[0007]已知提供包括磁芯部件的三相开环电流传感器，磁芯部件被组装在布置在公共平面中的三个初级导体的相对侧，以便在每个相中产生电流输出。注意，如果测得了其中两个相的电流，则第三相的电流可以从两个其他相推断出。然而，这种常规的开环电流传感器的安装和驱动成本相对高，并还可能缺乏快速应对故障所必要的响应时间。此外，传感器故障的检测可能不可靠。
[0008]鉴于以上，本专利技术的一个目的是提供一种具有开环电流传感器的多相(特别地，三相)电流测量系统，该系统的制作和安装经济，又是鲁棒、安全和可靠的，同时确保了精确测量。
[0009]有利的是，提供一种能够非常快速地检测故障特别是漏电流或过电流的多相电流测量系统。
[0010]有利的是，提供一种紧凑的多相电流测量系统的多相开环电流传感器。
[0011]本专利技术的目的已通过提供根据权利要求1所述的多相电流测量系统来实现。
[0012]本专利技术的目的已通过提供根据权利要求14所述的在多相电气系统中的多个(n个)初级导体中流动的多个电流的测量方法来实现。
[0013]本文中公开了一种电流测量系统，该电流测量系统包括多相开环电流传感器，用于测量在多相电气系统的多个(n个)初级导体中流动的相电流(I1、I2、I3)。所述传感器包括：壳体；磁芯，包括第一芯部件和第二芯部件；和多个(n+1个)磁场检测器，安装在初级导体横贯电流传感器壳体的部分所处的在第一芯部件和第二芯部件之间的壳体中。该系统还包括非易失性存储器和计算单元，在该非易失性存储器中存储关于在校准过程中预定义的尺寸为n
×
n+1的至少一个耦合矩阵(K)的信息，所述至少一个耦合矩阵将在初级电流中流动的相电流(I1、I2、I3)与所述磁场检测器检测到的磁感应场(B1、B2、B3、B4)链接，该计算单元被配置为使用耦合矩阵用所述n+1个磁场检测器的输出来计算所述n个相电流的值。所述计算单元还被配置为使用n+1个降阶模式耦合矩阵来以降阶模式估计n个相电流，尺寸n
×
n
的每一个基于所述n+1个磁场检测器中的子集n的输出，从而允许检测磁场检测器中的故障、漏电流或过电流。
[0014]本文还公开了一种测量在多相电气系统的多个(n个)初级导体中流动的多个电流(I1、I2、I3)的方法。
[0015]‑
提供电流测量系统，所述电流测量系统包括传感器，所述传感器包括：壳体、包括第一磁芯部件和第二磁芯部件的磁芯、和安装在初级导体的横贯电流传感器壳体的部分所处的在第一芯部件和第二芯部件之间的壳体中的多个(n+1个)磁场检测器，其中所述传感器连接到所述多相电气系统的电路；
[0016]‑
在用于测量在所述初级导体中流动的所述相电流的所述传感器的操作之前，执行校准方法，以计算尺寸为n
×
n+1的至少一个耦合矩阵(K)，所述至少一个耦合矩阵将初级电流中流动的相电流(I1、I2、I3)与所述磁场检测器检测到的磁感应场(B1、B2、B3、B4)链接。
[0017]‑
将所述至少一个耦合矩阵存储在所述传感器的非易失性存储器或所述多相电气系统的所述电路的非易失性存储器中；
[0018]‑
在用于测量在所述初级导体中流动的所述相电流的所述传感器的操作期间，在所述电流测量系统的计算单元中，使用所述至少一个耦合矩阵用所述n+1个磁场检测器的测量输出来计算所述n个相电流的值；
[0019]‑
在所述计算单元中，使用尺寸为n
×
n的降阶耦合矩阵来计算所述多个电流(I1、I2、I3)的冗余测量值以检测磁场检测器中的故障，对于n相系统n+1个磁场检测器当中的n个被用于计算n+1个降阶模式耦合矩阵(K
123 K
124 K
134 K
234
)。
[0020]在一个有利的实施例中，其中存储关于至少一个耦合矩阵(K)的信息的所述非易失性存储器设置在形成所述磁场检测器中的至少一个磁场检测器的至少一个专用集成电路(ASIC)中，或者设置在所述传感器的电路的存储器中。
[0021]在一个有利的实施例中，其中存储关于至少一个耦合矩阵(K)的信息的所述非易失性存储器是可经由电流传感器的连接器通过外部电路可读的，以将关于所述至少一个耦合矩阵的所述信息传输到所述外部电路并在所述外部电路中计算相电流的值。
[0022]在一个有利的实施例中，其中存储关于至少一个耦合矩阵(K)的信息的所述非易失性存储器被布置在传感器外部的所述电气系统中。
[0023]在一个有利的实施例中，所述系统还包括计算单元，所述计算单元被配置为执行至少两种不同的计算方法来估计电流，包括例如诸如Moore
‑
Penrose逆计算之类的伪逆方法和差分方法。
[0024]在一个有利的实施例中，第一磁芯部件和第二磁芯部件呈由层压的软磁材料片材的堆叠形成的基本上直的矩形条的形式。
[0025]在一个有利的实施例中，磁芯部件中的每一个被接纳在相应的壳体部件中，壳体部件被形成为单独部件，所述单独部件组装在一起的，所述壳体部件中的一个容纳所述多个磁场检测器，并且所述初级导体部分延伸穿过壳体。
[0026]在一个有利的实施例中，初级导体延伸穿过的通道由所述壳体部件中的所述一个中的凹陷或穿通腔形成，另一个壳体部件具有基本上平的配合面。
[0027]在一个有利的实施例中，所述传感器包括电路板，电路板沿着壳体的与磁场检测器的连接端子重叠的侧面，布置在与其中形成所述磁芯部件之间的气隙的平面基本上正交
的平面中。
[0028]在一个有利的实施例中，磁场检测器在制造期间被预组装到电路板，由此在将电路板靠着壳体底座部件组装期间，磁场检测器插入到用于接纳磁场检测器的壳体部件中的腔体中，所述腔体包括处于初级导体的任一外侧的腔体和相邻初级导体之间的腔体。
[0029]在一个有利的实施例中，所述传感器用于三相电气系统并包括四个磁场检测器，两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电流测量系统，所述电流测量系统包括多相开环电流传感器，用于测量在多相电气系统的多个即n个初级导体中流动的相电流(I1、I2、I3)，所述传感器包括：壳体(2)；磁芯(3)，包括第一芯部件(3a)和第二芯部件(3b)；和多个即n+1个磁场检测器(4)，安装在所述初级导体的横贯所述电流传感器的壳体的部分所处的在所述第一芯部件和所述第二芯部件之间的所述壳体(2)中，所述系统还包括非易失性存储器和计算单元，在所述非易失性存储器中存储关于在校准过程中预定义的尺寸n
×
n+1的至少一个耦合矩阵(K)的信息，所述至少一个耦合矩阵将在所述初级电流中流动的相电流(I1、I2、I3)与所述磁场检测器检测到的磁感应场(B1、B2、B3、B4)链接，所述计算单元被配置为使用所述耦合矩阵用所述n+1个磁场检测器的输出来计算所述n个相电流的值，其特征在于，所述计算单元还被配置为使用n+1个降阶模式耦合矩阵来以降阶模式估计n个相电流，尺寸n
×
n的每一个基于所述n+1个磁场检测器中的子集n的输出，从而允许检测所述磁场检测器中的故障、漏电流或过电流。2.根据前述权利要求所述的电流测量系统，其中，其中存储关于至少一个耦合矩阵(K)的信息的所述非易失性存储器设置在形成所述磁场检测器中的至少一个的至少一个专用集成电路ASIC中，或者设置在所述传感器的电路(5)的存储器中。3.根据前述权利要求所述的电流测量系统，其中，其中存储有关于至少一个耦合矩阵(K)的信息的所述非易失性存储器是可经由所述电流传感器的连接器(8)通过外部电路读取的，以将关于所述至少一个耦合矩阵的所述信息传输到所述外部电路并在所述外部电路中计算所述相电流的值。4.根据权利要求1所述的电流测量系统，其中，其中存储有关于至少一个耦合矩阵(K)的信息的所述非易失性存储器被布置在所述传感器外部的所述电气系统中。5.根据任何前述权利要求所述的电流测量系统，所述系统还包括被配置为执行至少两种不同的计算方法来估计电流计算单元，包括例如诸如Moore
‑
Penrose逆计算的伪逆方法和差分方法。6.根据任何前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述第一磁芯部件和所述第二磁芯部件呈由层压的软磁材料片材的堆叠形成的基本上直的矩形条的形式。7.根据任何前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述磁芯部件中的每一个被接纳在相应的壳体部件(2a、2b)中，所述壳体部件被形成为单独部件，单独部件组装在一起，所述壳体部件中的一个(2a)容纳所述多个磁场检测器，并且所述初级导体部分延伸穿过所述壳体。8.根据任何前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述初级导体延伸穿过的通道(11)由所述壳体部件中的所述一个(2a)中的凹陷或穿通腔形成，另一个壳体部件(2b)具有基本上平的配合面。9.根据任何前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述传感器包括电路板(7)，所述电路板沿着所述壳体的与所述磁场检测器的连接端子重叠的侧面(13)布置在与其中形成所述磁芯部件之间的气隙的平面(P)基本上正交的平面中。10.根据任何前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：莱姆国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：