【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电流传感器，尤其是涉及一种抗干扰型霍尔电流传感器、测量方法及电子设备。
技术介绍
1、随着新型电力系统的发展，系统中的电力电子设备占比越来越高，复杂多样化的数字控制间相互作用，使得系统动态特性不再局限于传统的50hz工频附近，而是扩展至数千hz的宽频范围。为保障电网安全可靠运行，必须对数千hz宽频范围的电网状态量进行精准检测。其中，大带宽、大量程、高精度的电流传感检测技术最具难度和挑战性。目前的电流检测方法有很多，主要有分流电阻器、电流互感器、罗氏绕组、霍尔电流传感器、巨磁阻电流传感器、磁光效应传感器以及磁通门电流传感器。这些电流检测技术从原理上可分为不同类型，主要包括基于电学原理、基于光学原理或者基于磁学原理。在实际应用中，根据应用特性又可分为非隔离式电流传感器如分流电阻器，以及隔离式电流传感器如电流互感器、罗氏绕组、磁通门电流传感器等。根据电流检测场景的不同，上述电流传感器都有着广泛应用。
2、霍尔电流传感器在电流检测中应用最为广泛，与上述几类电流传感器相比，具有高分辨率、高灵敏度、高精度、过载能力强和动态性能好等优点。其主要分为直检式霍尔电流传感器和磁平衡式霍尔电流传感器。对新型电力系统宽频电流检测而言，不但需要检测小电流，而且需要检测故障期间的冲击大电流，因此对测量量程和抗干扰能力提出了很高要求，但由于长期运行于继电保护室，工作环境较好，温度变化不大，因此对温度稳定性的要求反而并不高。可见，针对新型电力系统宽频电流检测，研发满足其性能要求的霍尔电流传感器，实现大带宽、大量程、高精度、抗干扰能力强
3、传统的霍尔电流传感器通常采用单霍尔元件来检测电流，单霍尔元件在霍尔电流检测方法中简单直观，也是提出较早的方法，考虑霍尔电流传感器的性能时，失调电压是一个关键因素。失调表现为霍尔输出电压上叠加了与被测磁场无关的失调电压，采用理想的霍尔元件，当完成偏置设置后，若外接未施加测量磁场，霍尔元件两端口所产生的霍尔电压值应为零，但是实际霍尔元件由于制造工艺、元件安装以及温度变化等多种问题都会导致失调电压的产生，使得输出霍尔电压在零磁场强度下不为零，而霍尔电流传感器的测量精度也因此降低，因此消除失调电压对提高测量精度是一个尤为重要的因素。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种抗干扰型霍尔电流传感器、测量方法及电子设备，以解决现有的霍尔电流传感器抗干扰能力差、检测电路复杂、检测精度较差的技术问题。
2、本专利技术的目的，可以通过如下技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种抗干扰型霍尔电流传感器，包括：
4、电气连接的霍尔元件工作模块、信号放大模块、功率放大模块和磁通补偿模块；
5、其中，霍尔元件工作模块包括：电气连接的磁芯、霍尔元件和限流电阻，被测电流通过磁芯在磁芯气隙中产生磁场，所述的霍尔元件工作模块通过霍尔元件测量该磁场，并采用双霍尔消除技术，消除失调电压和外界磁场干扰，产生霍尔电压，并将霍尔电压输入所述信号放大电路；
6、所述信号放大电路通过运算放大器将霍尔电压进行叠加，并输出差分霍尔电压，完成霍尔电压的开环放大，并将差分霍尔电压输入所述的功率放大模块；
7、所述功率放大模块通过三极管和稳压二极管将差分霍尔电压转换为补偿电流，并驱动补偿电流进入磁通补偿模块；
8、所述磁通补偿模块中的补偿绕组根据补偿电流产生补偿磁通抵消被测电流产生的磁通。
9、可选地，所述霍尔元件工作模块包括：
10、磁芯、第一霍尔元件、第二霍尔元件、第一至第四限流电阻；
11、其中，所述第一霍尔元件、第二霍尔元件被放置在磁芯的气隙中，所述第一霍尔元件按照顺时针的方向旋转90度得到所述第二霍尔元件，所述的第一霍尔元件和第二霍尔元件一端连接所述第一至第四限流电阻，另一端连接所述信号放大模块。所述第一至第四限流电阻一端连接所述的第一霍尔元件和第二霍尔元件，另一端连接系统工作电源。
12、可选地，所述信号放大模块包括：
13、第一差分比例运算电路、第二差分比例运算电路、第一同相加法运算电路、第五至第八限流电阻、第一对地电容和第二对地电容。
14、其中，所述第一差分比例运算电路包括第一运算放大器和第一至第四工作电阻。第一差分比例运算电路的第一端和第二端连接第一霍尔元件，第三端和第四端连接第五至第八限流电阻，第五端连接第一同相加法运算电路；所述第二差分比例运算电路包括第二运算放大器和第五至第八工作电阻。第二差分比例运算电路的第一端和第二端连接第二霍尔元件，第三端和第四端连接第五至第八限流电阻，第五端连接第一同相加法运算电路；所述第一同相加法运算电路包括第三运算放大器和第九至第十二工作电阻。第一同相加法运算电路的第一端连接第一差分比例运算电路和第二差分比例运算电路，第二端连接第十一工作电阻和第十二工作电阻，第三端和第四端连接第五至第八限流电阻，第五端连接功率放大模块和第十一工作电阻；所述第五至第八限流电阻的一端连接第一差分比例运算电路、第二差分比例运算电路和第一同相加法运算电路，另一端连接系统工作电源。所述第一对地电容一端连接第五限流电阻和第六限流电阻，另一端接地；所述第二对地电容一端连接第七限流电阻和第八限流电阻，另一端接地。
15、可选地，所述功率放大模块包括：
16、第一三极管、第二三极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管第九至第十二限流电阻和第十三工作电阻。
17、所述第一三极管的第一端连接第十三工作电阻，第二端连接第九限流电阻和第十限流电阻，第三端连接磁通补偿模块。所述第二三极管的第一端连接第十三工作电阻，第二端连接第十一限流电阻和第十二限流电阻，第三端连接磁通补偿模块。所述第一稳压二极管的一端连接第九限流电阻和第十限流电阻，另一端连接磁通补偿模块。所述第二稳压二极管的一端连接第十一限流电阻和第十二限流电阻，另一端连接磁通补偿模块。所述第十三工作电阻的一端连接信号放大模块，另一端连接磁通补偿模块。
18、可选地，所述磁通补偿模块包括：
19、补偿绕组和采样电阻。
20、所述补偿绕组绕制在所述磁芯上，所述补偿绕组的一端连接功率放大模块，零一端连接采样电阻。所述采样电阻的一端连接第一补偿绕组，另一端接地。
21、第二方面，本专利技术提供了一种抗干扰型霍尔电流传感器的测量方法，应用在一种抗干扰型霍尔电流传感器上，包括以下步骤：
22、利用霍尔元件工作模块中的霍尔元件测量被测电流产生的磁场，并基于双霍尔消除技术，消除失调电压和外界磁场干扰，并输出霍尔电压，并将霍尔电压信号输入所述信号放大电路；
23、利用信号放大电路的运算放大器将霍尔电压进行叠加，并输出差分霍尔电压，完成霍尔电压的开环放大，并将差分霍尔电压信号输入所述功率放大模块；
24、利用功率放大模块中的三极管和稳压二极管将差分霍尔电压转换为补偿电流，并将补偿电流输入所述磁通补本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述霍尔元件工作模块包括：
3.根据权利要求2所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述信号放大模块包括：
4.根据权利要求3所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述功率放大模块包括：
5.根据权利要求4所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述磁通补偿模块包括：
6.根据权利要求5所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述第一霍尔元件与所述第二霍尔元件的参数相同，且所述第一限流电阻至第十二限流电阻的参数相同。
7.根据权利要求1所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述预设的比例关系为500，表示所述被测电流是所述补偿电流的500倍。
8.一种抗干扰型霍尔电流传感器的测量方法，应用在如权利要求1至7中任一项所述的抗干扰型霍尔电流传感器上，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的抗干扰型霍尔电流传感器。
...【技术特征摘要】
1.一种抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述霍尔元件工作模块包括：
3.根据权利要求2所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述信号放大模块包括：
4.根据权利要求3所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述功率放大模块包括：
5.根据权利要求4所述的抗干扰型霍尔电流传感器，其特征在于，所述磁通补偿模块包括：
6.根据权利要求5所述的抗干扰型霍尔电流传感器...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴为，曾德辉，周保荣，洪潮，王钢，聂欣昊，刘宇明，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。