CN115561510B 低功率低损耗比例放大的磁通门电流传感器及测量方法 （广东电网有限责任公司广州供电局）

局低功率低损耗比例放大的磁通门电流传感本发明公开一种低功率低损耗比例放大的不同的半圆环和整圆环交替堆叠形成的镂空式控制第一/或第二激励绕组的输入端连接激励信号发生装置以及第一/或第二激励绕组的输出端2所述磁芯是由半径相同但角度不同的半圆环和整圆环交替堆叠形成的镂空式圆环结所述激励信号发生装置包括第一等级信号处理电路和第二等级信号处所述信号处理装置包括两个等级信号处理电路，分别对应第一激励绕组所述逻辑判断装置控制第一激励绕组与其对应的自激振荡信号所述逻辑判断装置对所述处理后电信号进行判断，若为大电流，则第一所述第一等级信号处理电路工作时，将从所述第一激励绕组中采集的电信大小确定投入工作的激励绕组与对应的自激振荡信号发生电路以及信号处理3所述第二等级信号处理电路工作时，从第二激励绕组所述低功耗MCU将所述外围信号采集电路采集的电信号进行模数转换；根据转换的数根据判断的待测电流的大小，利用低功耗MCU的输出信号为开关控制信号以实现投入工作的激励绕组与其对应的自激振荡信号发生电路以及信所述两个自激振荡信号发生电路为第一绕组自激振荡信号发生电路和第二绕组自激所述第一绕组自激振荡信号发生电路和第二绕组自激振荡信号发生电路均通过所述4[0003]磁通门传感器是一种基于磁通门技术利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场场与待测电流间的关系来间接实现测量直流电[0004]传统的磁通门电流传感器在进行小直流电流的测量时，由于待测直流电流较小，也会增加传感器的功耗以及磁芯内部的损耗，造成的磁芯温升会影响磁芯材料的磁导率、[0005]传统的磁通门电流传感器在进行较大直流电流的测量时，由于待测直流电流较5大电流，功耗和损耗问题都是磁通门电流传感器在测量过程中不可避免且不可忽略的问低传统磁通门电流传感器的功耗和损耗问题有着[0011]所述磁芯是由半径相同但角度不同的半圆环和整圆环交替堆叠形成的镂空式圆以及第二激励绕组；所述激励信号发生装置的输入端与所述逻辑判断装置的输出端连接，6[0019]所述两个等级信号处理电路分别为第一等级信号处理电路以及第二等级信号处电流的大小确定投入工作的激励绕组与对应的自激振荡信号发生电路以及信号处理电路[0030]所述低功耗MCU将所述外围信号采集电路采集的电信号进行模数转换；根据转换[0031]根据判断的待测电流的大小，利用低功耗MCU的输出信号为开关控制信号以实现投入工作的激励绕组与其对应的自激振荡信号发生电路以及信号[0033]所述两个自激振荡信号发生电路为第一绕组自激振荡信号发生电路和第二绕组7[0034]所述第一绕组自激振荡信号发生电路和第二绕组自激振荡信号发生电路均通过和空隙交替侧磁芯内的磁感应强度大于半圆环坡莫合金片和整圆环坡莫合金片交替堆叠莫合金片和空隙交替侧的磁场强度大于半圆环坡莫合金片和整圆环坡莫合金交替堆叠侧8中的磁芯的半圆环坡莫合金片和整圆环坡莫合金片交替堆叠的镂空式圆环结构能够显著[0044]图2为本发明实施例1的磁芯结构示意图，其中图(a)是构成磁芯结构的半圆环和[0049]如图1所示，本发明实施例提供的低功率低损耗比例放大的磁通门电流传感器包[0050]如图2所示，本发明实施例中所述的磁芯的镂空式圆环结构是由半径相同的半圆所述缠绕在半圆环和整圆环坡莫合金片交替堆叠侧的第一激励绕组的匝数大于缠绕在整9绕组均使用具有一定绝缘程度和一定载流能[0053]如图1所示，本发明实施例中信号测量和处理过程中涉及到的主要部分有逻辑判弦波激励信号并输入至功率放大电路，同时MCU也会控制功率放大电路的输出与对应的激[0055]本发明实施例所述信号处理装置包括第一等级信号处理电路和第二等级信号处从而控制功率放大电路的输入输出分别与自激振荡信号发生电路和对应的激励绕组线圈中由于交变磁场产生的电流对测量结果准确度的[0059]本发明实施例中，逻辑判断装置中低功耗MCU中设置的阈值根据传感器的测量范经过逻辑判断装置模拟信号0.33V会转换为数字信号值409，数字信号的数值409即为所设对应的数字信号值小于409，则逻辑判断装置控制功率放大电路与第二激励绕组线圈及其一激励绕组及其对应的自激振荡信号发生电路的连接并将功率放大电路与第二激励绕组过分压电路进行降压以便作为积分放大电路的输入，最后经过低通滤波电路得到直流分信号进行采集，并利用待测直流电流与偶次谐波含量之间的关系计算得到待测电流的值。波动状态从而增大传感器的测量误差，为尽可能提高传感器在测量小电流时的测量准确[0063]本发明实施例中所述的逻辑判断装置和信号处理装置中数字信号处理电路的核心处理芯片可以采用同一个微控制单元，本发明实施例中采用STM32F429IGT6进行逻辑判[0064]本发明实施例中磁芯采用的是半圆环坡莫合金片和整圆环坡莫合金片交替堆叠组线圈及其对应的自激振荡信号发生电路相连接，第二等级信号处理电路处于工作状态，整圆环坡莫合金片和空气交替侧磁芯内的磁通密度大于半圆环坡莫合金片和整圆环坡莫据反馈信号与所设置阈值的大小关系做出判断后将自激振荡信号发生电路通过功率放大生感应电流从而在很大程度上避免了激励绕组线圈围的待测电流进行测量时传感器的测量准确度也不相同，尤其是当待测电流为小电流时，度的增强会导致磁芯内部涡流损耗的成倍增加，由损耗引起磁芯的温升会反作用于磁芯，严重时甚至会影响到磁芯的磁导率等特征参数的变化，进一步影响传感器的测量准确度，的关系由数字信号处理电路计算得到待测电流的值，需要注意的是在小电流的处理过程扰是不可忽略的，若与待测电流为大电流一样采用闭环控制则很难使电路工作在稳定状合金片和整圆环坡莫合金片交替堆叠侧磁芯内部的磁[0071]为满足磁芯内部周期性饱和的条件，B的最大值和最小值应能够满足磁芯的正向[0075]由于为满足磁芯周期性饱和的条件且B1大于B，因此整圆环坡莫合金片与空隙交替侧磁芯内部的磁场过饱和，这会导致磁导率过小从而导致磁芯内部的磁场分布不均匀，为H0[0085]为满足磁芯周期性饱和的条件，此时B的最大值和最小值应能够满足整圆环坡莫[0087]磁芯周期性饱和时，磁导率μ是时间的函数，且随着磁场强度的周期性变化而变H,z12ipaimcos(4infzt)且与待测电流产生的磁场强度有关，当待测电流为