二合一线圈电流传感器制造技术

电流传感器(100)，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二合一线圈电流传感器


[0001]本专利技术涉及电流传感器的一般领域，并且更特别地涉及允许执行两次电流测量的电流传感器。

技术介绍

[0002]为了测量导体中的电流，使用了型或罗戈夫斯基(Rogowski)型的传感器。技术对外部场几乎没有敏感度。它允许测量直流电流。而罗戈夫斯基技术由于没有磁芯的事实，允许测量交流电流并创建对电流的直流分量不敏感的紧凑型传感器，并且允许覆盖很宽的频率范围。然而，罗戈夫斯基型的传感器对温度变化敏感。
[0003]专利EP 3 314 281中描述的型的传感器包括两对带芯的线圈，线圈有直流电流和两个频率不同的交流电流流过它们，以便提高传感器的信噪比并因此测量小电流值。为了增加传感器的通带并测量交流电流，可以向其添加罗戈夫斯基型的测量。然而，由于其三重电流激励的事实，该传感器的线圈无法被用来完成这两种类型的测量。因此，需要为罗戈夫斯基型测量添加附加的线圈，这使得传感器体积更大且更昂贵。
[0004]因此，希望有一种紧凑的电流传感器，其对温度不敏感并且允许完成双电流测量。

技术实现思路

[0005]本专利技术涉及一种电流传感器，包括：
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一对相同电线圈，其具有超顺磁芯并且被共用的屏蔽编织层包围；
[0007]‑
直流电流激励部件，其被配置为使直流电流在线圈对中的至少一个线圈中流动；以及用于调节直流电流的强度的部件；
[0008]‑
第一交流电流激励部件，其被配置为使第一频率的交流电流在线圈对中直流电流流过的线圈中流动；
[0009]‑
第二交流电流激励部件，其被配置为使交流电流以第二频率在线圈对的两个线圈中都流动，第二频率大于第一频率；以及
[0010]‑
测量线圈对中的两个线圈的端子处的型电动势的部件。
[0011]磁芯是超顺磁性的，这意味着组成它们的材料是非线性磁性材料，当施加到该材料上的磁场周期性变化时，该材料不会表现出滞后现象。例如，构成磁芯的材料是填充有超顺磁性纳米粒子的复合材料。
[0012]根据本专利技术的电流传感器允许确定流过被置于线圈中心或线圈附近的导体的电流。
[0013]用于测量型电动势的部件允许测量在线圈对的两个线圈的端子处的电压分量。测得的型电动势与期望确定的电流与由直流电流激励部件所生成的反馈电流之差成比例。因此，通过改变直流激励电流(即，反馈电流)，可以抵消所测量的
型电动势并因此确定所寻求电流值的直流分量。
[0014]因此，根据本专利技术的电流传感器允许用单个线圈对来完成电流测量。这允许获得比专利EP 3 314 281中提出的更节约能源的更紧凑、更便宜的传感器，这是有利的，特别是对于测量强电流，例如大于50A的电流。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，该传感器还包括具有与第一对线圈相同的超顺磁芯的第二对电线圈，激励部件分别被配置为使直流电流在第二对的至少一个线圈中流动，使第一频率的交流电流在第二对中直流电流流过的线圈中流动，并且使第二频率的交流电流在第二对中的两个线圈中都流动。
[0016]例如，这第二对允许增加信噪比，并且因此改进了电动势的测量并且因此改进电流的测量。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，该传感器还包括用于测量线圈对之一中没有第一频率的交流电流和直流电流流过的至少一个线圈的端子处的罗戈夫斯基(Rogowski)型电动势的部件。
[0018]罗戈夫斯基型的测量部件的存在允许完成双电流测量：第一个基于第二个基于罗戈夫斯基效应。测得的罗戈夫斯基型电动势与期望确定的电流的时间导数成比例。因此，电流传感器允许确定正在寻找的电流的直流分量和交流分量二者。没有直流电流流过且被用于罗戈夫斯基型电动势的测量的线圈允许消除根据流流过且被用于罗戈夫斯基型电动势的测量的线圈允许消除根据的电动势测量中的罗戈夫斯基效应。
[0019]此外，通过添加第二对线圈，可以根据罗戈夫斯基效应对电流进行差分测量。
[0020]根据本专利技术的一个特定特征，该传感器包括自动部件，用于校正测量罗戈夫斯基型电动势的部件的灵敏度。
[0021]测量罗戈夫斯基型电动势(因此罗戈夫斯基型传感器)的灵敏度与待测量的电流在其中流动的导体和测量线圈之间的互感成比例。这种互感对于所有线圈都是相同的，无论它们是用于测量型还是罗戈夫斯基型电动势。然而，互感随温度而略有变化，特别是由于线圈匝的横截面的扩大。这种现象相对较弱，但当寻求在大温度范围(例如，在
‑
40℃和+85℃之间)内准确的电流传感器时，这种现象就会变得明显。因此，校正部件允许自动校正测量罗戈夫斯基型电动势的灵敏度，以获得对温度不敏感的电流传感器。
[0022]根据本专利技术的一个实施例，该传感器包括两对线圈以及测量罗戈夫斯基型电动势的部件，如前所述，以及直流电流激励部件和第一交流电流激励部件，其被配置为分别使直流电流和第一频率的交流电流在每对线圈中的仅一个线圈中流动，并且用于测量罗戈夫斯基型电动势的部件包括两个输入，两个输入连接到每对线圈中没有第一频率的交流电流和直流电流流过的每个线圈。
[0023]测量罗戈夫斯基型电动势的部件的两个输入每个都连接到两对线圈中的一个线圈，这允许完成该电动势的差分测量。差分测量允许提高传感器在恶劣电磁环境中的抗扰度。
[0024]根据本专利技术的一个实施例，该传感器包括两对如前所述的线圈，以及两个直流电流激励部件，每个直流电流激励部件被配置为使直流电流在每对线圈中的线圈中流动，用于调节直流激励电流的强度的部件，以及测量每对线圈中的两个线圈的端子处的
型电动势的两个部件。
[0025]因此，两个直流电流激励部件和两个测量电压分量的部件的存在允许通过测量根据的两个电动势来完成双电流测量。因此，例如，基于电网的剩余电流(或共模电流)和网络电流(或差模电流)可以生成两个反馈电流，这两个反馈电流将根据提供两个不同的电动势测量值。这允许衰减由于两对线圈中磁场的不均匀性引起的非线性效应。
[0026]根据本专利技术的一个实施例，该电流传感器包括：
[0027]‑
四对相同的电线圈；在每一对内，线圈具有超顺磁芯并且每一对都被线圈对中两个线圈共用的屏蔽编织物包围；
[0028]‑
两个直流电流激励部件，每个被配置为使直流电流在每对线圈中的仅一个线圈中流动，以及调节由每个直流电流激励部件所提供的直流电流的强度的至少一个部件；
[0029]‑
第一交流电流激励部件，其被配置为使交流电流以第一频率在每个线圈对中直流激励电流流过的线圈中流动；
[0030]‑
第二交流电流激励部件，其被配置为使第二频率的交流电流在每对线圈中的两个线圈中都流动，第二频率大于第一频率；
[0031]‑
测量型电动势的两个部件，第一测量部件被配置为测量在两个第一对线圈中的线圈的端子处的所述型电动势，而第二测量部件被配置为测量在另外两对线圈中的线圈的端子处的所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电流传感器(100、200、300、400)，包括：
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一对(130、230、330、4301)相同电线圈(131、132、231、232、331、332、431、432)，其具有超顺磁芯并且被共用的屏蔽编织物包围；直流电流激励部件(110、210、310、410)，其被配置为使直流电流(IDC、IDC Res、IDC1)在线圈对中的至少一个(131、231、331、332、431)线圈中流动，以及用于调节直流电流的强度的部件；
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第一交流电流激励部件(110、210、311、412)，其被配置为使交流电流(IBF)以第一频率在线圈对中直流电流流过的线圈(131、231、331、332、431)中流动；
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第二交流电流激励部件(120、220、320、420)，其被配置为使交流电流(IHF)以第二频率在线圈对中的两个线圈(131、132、231、232、331、332、431、432)中都流动，所述第二频率大于所述第一频率；
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测量线圈对中的两个线圈(131、132、231、232、331、332、431、432)的端子处的型电动势(VN、VN Net+VN Res、VN1)的部件(160、260、361、461)，以及
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测量线圈对(130、230、240)中的一个中没有直流电流(IDC)和交流电流(IBF)以第一频率流过的至少一个线圈(132、232、242)的端子处的罗戈夫斯基型电动势(VR)的部件(170、270)。2.根据权利要求1所述的电流传感器(200、300、400)，还包括具有与第一对相同的超顺磁芯的第二对(240、340、4302)的电线圈(241、242、333、334、433、434)，激励部件分别被配置为使直流电流在第二对(240)中的至少一个线圈(241)中流动，使第一频率的交流电流在第二对(240)中直流电流流过的线圈(241)中流动，并且使第二频率的交流电流在第二对(240)中的两个线圈(241、242)中都流动。3.根据权利要求1或2中任一项所述的电流传感器，包括校正用于测量罗戈夫斯基型电动势的部件的灵敏度的自动部件。4.根据权利要求1至3中的一项结合权利要求2所述的电流传感器(200)，其中直流电流激励部件(210)和第一交流电流激励部件(210)被配置为使直流电流(IDC)和交流电流(IBF)分别在每对(230、240)线圈中的仅一个线圈(231、241)中以第一频率流动，并且测量罗戈夫斯基型电动势的部件(270)包括两个输入(271、272)...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂内尔，
申请(专利权)人：赛峰电气与电源公司，
类型：发明
国别省市：