【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于霍尔大电流传感器信号分析及处理，涉及一种点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法。
技术介绍
1、极向场变流器由66kv母线供电，变流器单元最高可向极向场超导磁体线圈提供最高±55ka额定电流，等离子体控制系统(pcs)通过检测等离子实时位移，经相应计算得出电流输入幅值，向电源系统发送指令信号。电源系统实时跟踪输入指令，并进行线性放大，后产生快速变化的磁场，控制等离子体的位置与形状。极向场输出电流幅值与精度直接影响等离子体位移时的动态平衡和准确位置，大电流幅值的高精度检测是极向场电源控制系统中极为重要的一环，因此需要一款测量范围大，测量精度高的电流传感器。
2、传统的开环、闭环霍尔电流传感器均采用铁芯聚磁，虽然在一定程度上提高了传感器的精度和抗干扰能力，但是也增加了传感器的重量和体积，且普遍存在铁芯直流偏磁、磁滞效应、铁芯易饱和等缺点。近年来，点阵式霍尔电流传感器由于不需要铁磁芯，精度高、功耗低、体积小、重量轻、测量范围宽等优点，得到广泛关注。但大多还停留在研究阶段，尚未能批量应用于直流大电流测量领域，根本原因在于点阵式霍尔电流传感器存在无铁芯聚磁信噪比低、霍尔元件温度漂移、零点漂移及安装的偏角、面与磁场方向不垂直、导体偏心等误差因素。通过对点阵式霍尔电流传感器各种测量误差来源的相关分析可以得出，除了外界电磁干扰和导体偏心影响外，温度漂移是最主要、最常见的误差来源之一。
3、霍尔元件作为一种半导体器件，其灵敏度随着温度变化而产生漂移，限制了其在高精度磁场测量场合的应用。在核聚变领域实际工作环境
技术实现思路
1、本专利技术的所要解决的技术问题在于如何消除温度变化二次项δt2对霍尔大电流传感器测量的影响。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
3、一种点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，包括以下步骤：
4、s1、使用温度传感器检测环境温度变化，通过对应关系计算出霍尔电压变化需要的补偿量；
5、设使用的温度传感器输出灵敏度为st，零补偿点是环境温度t0＝25℃时；当环境温度t相对于t0变化δt时，温度信号vt输出的补偿量为：
6、vt＝st(t-t0)＝stδt (1)
7、设在t0＝25℃时，霍尔元件的输出电压为vh0，灵敏度的温度系数为α，则霍尔元件输出信号vh表示为：
8、vh＝(1+αδt)vh0 (2)
9、s2、在补偿电路中引入闭环反馈温度补偿环节进行温度信号补偿；
10、所述的闭环反馈温度补偿环节的传递函数为：
11、
12、其中，k1为变霍尔元件输出信号vh的放大倍数，k2为反馈比例系数，v0为补偿电路最终输出信号；
13、通过观察(3)式，可知引入闭环反馈温度补偿环节后，反馈比例系数k2只需要满足：
14、
15、通过调节补偿电路中的反馈比例系数k2，使得霍尔元件输出信号的温度漂移得到完全补偿；
16、所述的调节补偿电路包括：加法合成电路、温度转换电路、乘法比例电路；所述的加法合成电路用于将霍尔元件输出信号vh按比例进行放大，然后与温度补偿信号vc进行加法运算，最后进行反向比例放大运算输出补偿电路最终输出信号vo；所述的温度转换电路用于将温度传感器芯片测量的信号转换为电压信号vt；所述的乘法比例电路用于产生温度补偿信号vc。
17、进一步地，所述的加法合成电路包括：电阻r23、电阻r24、电阻r27、电阻r28、电阻r35、电阻r36、可调电阻r26，第一运算放大器u1、第二运算放大器u2；所述的电阻r27的一端作为霍尔元件输出信号vh端，电阻r27的另一端与第一运算放大器u1的反相输入端连接，第一运算放大器u1的正相输入端与电阻r35的一端连接，电阻r35的另一端接地；电阻r23的一端与第一运算放大器u1的反相输入端连接，电阻r23的另一端与可调电阻r26的第一端和第三端连接在一起，可调电阻r26的第二端与第一运算放大器u1的输出端连接；电阻r28的一端与第一运算放大器u1的输出端连接，电阻r28的另一端与第二运算放大器u2的反相输入端连接，第二运算放大器u2的正相输入端与电阻r36的一端连接，电阻r36的另一端接地；电阻r24的一端与第二运算放大器u2的反相输入端连接，电阻r24的另一端与第二运算放大器u2的输出端连接；第二运算放大器u2的反相输入端作为温度补偿信号vc端，第二运算放大器u2的输出端作为加法合成电路最终输出信号vo端。
18、进一步地，所述的温度转换电路包括：电阻r1、可调电阻r2、电阻r3、可调电阻r4、电阻r5、电阻r6，电容c3，基准电压源u3、温度传感器芯片u4、零漂移放大器u5；所述的基准电压源u3的2#引脚接vcc+电源，基准电压源u3的4#引脚接地，基准电压源u3的6#引脚与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端与可调电阻r4的第一端和第三端连接在一起，可调电阻r4的第二端与零漂移放大器u5的反相输入端连接；所述的温度传感器芯片u4的负极接vcc-电源，温度传感器芯片u4的正极与零漂移放大器u5的反相输入端连接；电阻r1的一端与零漂移放大器u5的反相输入端连接，电阻r1的另一端与可调电阻r2的第一端和第三端连接在一起，可调电阻r2的第二端与零漂移放大器u5的输出端连接，电阻r6的一端与零漂移放大器u5的正相输入端连接，电阻r6的另一端接地，电阻r5的一端与零漂移放大器u5的输出端连接，电阻r5的另一端与电容c3的一端连接，电容c3的另一端接地，电阻r5与电容c3的连接公共点作为温度转换电路的输出vt端。
19、进一步地，所述的乘法比例电路包括：电阻r8、电阻r9、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r16、电阻r17、可调电阻r18、电阻r19、电阻r21，第三运算放大器u6、第四运算放大器u7、乘法器u8、第五运算放大器u9、第六运算放大器u10；电阻r9的一端与第三运算放大器u6的反相输入端连接，电阻r9的另一端与第三运算放大器u6的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，所述的加法合成电路包括：电阻R23、电阻R24、电阻R27、电阻R28、电阻R35、电阻R36、可调电阻R26，第一运算放大器U1、第二运算放大器U2；所述的电阻R27的一端作为霍尔元件输出信号VH端，电阻R27的另一端与第一运算放大器U1的反相输入端连接，第一运算放大器U1的正相输入端与电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端接地；电阻R23的一端与第一运算放大器U1的反相输入端连接，电阻R23的另一端与可调电阻R26的第一端和第三端连接在一起，可调电阻R26的第二端与第一运算放大器U1的输出端连接；电阻R28的一端与第一运算放大器U1的输出端连接，电阻R28的另一端与第二运算放大器U2的反相输入端连接，第二运算放大器U2的正相输入端与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端接地；电阻R24的一端与第二运算放大器U2的反相输入端连接，电阻R24的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接；第二运算放大器U2的反相输入端作
3.根据权利要求2所述的点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，所述的温度转换电路包括：电阻R1、可调电阻R2、电阻R3、可调电阻R4、电阻R5、电阻R6，电容C3，基准电压源U3、温度传感器芯片U4、零漂移放大器U5；所述的基准电压源U3的2#引脚接VCC+电源，基准电压源U3的4#引脚接地，基准电压源U3的6#引脚与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与可调电阻R4的第一端和第三端连接在一起，可调电阻R4的第二端与零漂移放大器U5的反相输入端连接；所述的温度传感器芯片U4的负极接VCC-电源，温度传感器芯片U4的正极与零漂移放大器U5的反相输入端连接；电阻R1的一端与零漂移放大器U5的反相输入端连接，电阻R1的另一端与可调电阻R2的第一端和第三端连接在一起，可调电阻R2的第二端与零漂移放大器U5的输出端连接，电阻R6的一端与零漂移放大器U5的正相输入端连接，电阻R6的另一端接地，电阻R5的一端与零漂移放大器U5的输出端连接，电阻R5的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R5与电容C3的连接公共点作为温度转换电路的输出VT端。
4.根据权利要求3所述的点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，所述的乘法比例电路包括：电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电阻R17、可调电阻R18、电阻R19、电阻R21，第三运算放大器U6、第四运算放大器U7、乘法器U8、第五运算放大器U9、第六运算放大器U10；电阻R9的一端与第三运算放大器U6的反相输入端连接，电阻R9的另一端与第三运算放大器U6的输出端连接，第三运算放大器U6的正相输入端与温度转换电路的输出VT端连接，第三运算放大器U6的输出端与乘法器U8的X1引脚连接；电阻R21的一端与第四运算放大器U7的反相输入端连接，电阻R21的另一端与第四运算放大器U7的输出端连接，第四运算放大器U7的正相输入端与最终输出信号VO端连接，第四运算放大器U7的输出端与乘法器U8的Y1引脚连接；乘法器U8的X2、Y2引脚连接在一起后再接地，乘法器U8的Z引脚接地，乘法器U8的W引脚与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与第五运算放大器U9的反相输入端连接，第五运算放大器U9的正相输入端与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端接地；电阻R8的一端与第五运算放大器U9的反相输入端连接，电阻R8的另一端与第五运算放大器U9的输出端连接，电阻R12的一端与第五运算放大器U9的输出端连接，电阻R12的另一端与可调电阻R18的第一端连接，可调电阻R18的第二端接地，可调电阻R18的第三端与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与第六运算放大器U10的正相输入端连接，电阻R13的一端连接在第六运算放大器U10的反相输入端，电阻R13的另一端连接在第六运算放大器U10的输出端，电阻R17的一端与第六运算放大器U10的输出端连接，电阻R17的另一端接温度补偿信号VC端。
5.根据权利要求4所述的点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，所述的调节补偿电路中的反馈比例系数K2的方法如下：通过调节可调电阻R18进行分压，从而实现对反馈比例系数K2的调节，设β＝R18/(R18+R12)，则反馈比例系数K2的调节范围区间为(0～0.1β)。
6.根据权利要求3所述的点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，所述的...
【技术特征摘要】
1.一种点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，所述的加法合成电路包括：电阻r23、电阻r24、电阻r27、电阻r28、电阻r35、电阻r36、可调电阻r26，第一运算放大器u1、第二运算放大器u2；所述的电阻r27的一端作为霍尔元件输出信号vh端，电阻r27的另一端与第一运算放大器u1的反相输入端连接，第一运算放大器u1的正相输入端与电阻r35的一端连接，电阻r35的另一端接地；电阻r23的一端与第一运算放大器u1的反相输入端连接，电阻r23的另一端与可调电阻r26的第一端和第三端连接在一起，可调电阻r26的第二端与第一运算放大器u1的输出端连接；电阻r28的一端与第一运算放大器u1的输出端连接，电阻r28的另一端与第二运算放大器u2的反相输入端连接，第二运算放大器u2的正相输入端与电阻r36的一端连接，电阻r36的另一端接地；电阻r24的一端与第二运算放大器u2的反相输入端连接，电阻r24的另一端与第二运算放大器u2的输出端连接；第二运算放大器u2的反相输入端作为温度补偿信号vc端，第二运算放大器u2的输出端作为加法合成电路最终输出信号vo端。
3.根据权利要求2所述的点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，所述的温度转换电路包括：电阻r1、可调电阻r2、电阻r3、可调电阻r4、电阻r5、电阻r6，电容c3，基准电压源u3、温度传感器芯片u4、零漂移放大器u5；所述的基准电压源u3的2#引脚接vcc+电源，基准电压源u3的4#引脚接地，基准电压源u3的6#引脚与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端与可调电阻r4的第一端和第三端连接在一起，可调电阻r4的第二端与零漂移放大器u5的反相输入端连接；所述的温度传感器芯片u4的负极接vcc-电源，温度传感器芯片u4的正极与零漂移放大器u5的反相输入端连接；电阻r1的一端与零漂移放大器u5的反相输入端连接，电阻r1的另一端与可调电阻r2的第一端和第三端连接在一起，可调电阻r2的第二端与零漂移放大器u5的输出端连接，电阻r6的一端与零漂移放大器u5的正相输入端连接，电阻r6的另一端接地，电阻r5的一端与零漂移放大器u5的输出端连接，电阻r5的另一端与电容c3的一端连接，电容c3的另一端接地，电阻r5与电容c3的连接公共点作为温度转换电路的输出vt端。
4.根据权利要求3所述的点阵式霍尔大电流传感器温度漂移补偿方法，其特征在于，所述的乘法比例电路包括：电阻r8、电阻r9、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r16、电阻r17、可调电阻r18、电阻r19、电阻r21，第三运算放大器u6、第四运算放大器u7...
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