[发明专利]使用用于AC/DC敏感型剩余电流测量的数字方法的集成电路

说明书

本发明涉及用于剩余电流(ΔI)的电隔离AC/DC敏感型测量的方法和设备，包括振荡器电路，该振荡器电路具有对磁场敏感的、在振荡过程中在至少两个状态之间切换的部件，由于剩余电流(ΔI)而在对磁场敏感的部件的作用范围中形成磁场，并且振荡器电路生成在状态1与状态2之间切换的振荡器信号。根据剩余电流驱动磁场来确定振荡器信号在状态1和状态2下出现的停留时间，并从所述停留时间之比来获得与剩余电流成比例的输出信号。

技术领域

本发明涉及用于剩余电流的电隔离AC/DC敏感型测量的方法和设备，包括振荡器电路，所述振荡器电路具有对磁场敏感的、在振荡过程中在至少两个状态之间切换的部件，由于剩余电流而在对磁场敏感的部件的作用范围中形成磁场，并且振荡器电路生成在状态1与状态2之间切换的振荡器信号。

背景技术

存在用于监视电气系统的公知测量方法和测量设备，例如剩余电流测量设备(RCM)或剩余电流保护设备(RCD)。这些公知的方法和设备主要是基于电隔离剩余电流测量的原理，在该电隔离剩余电流测量中，待监视的电力线路的所有有源导体被引导作为通过如下测量电流互感器的一次绕组：该测量电流互感器具有由铁磁材料制成的电流互感器芯并且具有至少一个二次绕组。在电气系统的无故障操作中，在线路的所有有电导体上的电流的矢量和为零，因此在所述线路周围不存在磁场。如果在电气系统中由于绝缘故障而出现故障电流，例如流经在线路外部的主体或者流至地的故障电流，则结果产生剩余电流。所述剩余电流的可变磁场在二次侧感生出如下电流：该电流可以被评估并且可以触发报告(RCM)或激活使故障线路断开的切换构件(RCD)。

在最简单的版本中，由于感生原理，该类设备仅能够检测磁通量的时间变化，并因此在实际中仅能够检测纯交变故障电流或交变剩余电流。然而，连接至电气系统的负载，例如具有像整流器或频率转换器中的二极管或晶闸管等的电子半导体部件的电气机器，还可能导致如下剩余电流：该剩余电流不具有纯正弦形而是具有脉冲时间进程，或者形成纯直流(剩余)电流。为了同样能够检测这些类型的剩余电流，开发了用于AC/DC敏感型剩余电流测量的方法。

这些开发包括如下公知的方法和设备：其中测量电流互感器被集成作为推挽振荡器中的振荡生成元件，并且其中直流磁化由在二次侧处施加的振荡器电流补偿。

同样地，如下方法是公知的：在该方法中，将具有非线性磁化曲线的电流互感器芯在被实现为弛张振荡器电路(弛张振荡器)的振荡器电路中用作对磁场敏感的部件。弛张振荡器电路使非线性磁化曲线由于受控的二次侧电流流动而以振荡的方式在正向饱和与负向饱和之间行进，其中在振荡过程中，电流互感器芯在两个容易区分的磁性状态之间切换。可以从二次(振荡器)电流的时间进程取得在时间上调制的振荡器信号，所述振荡器信号在状态1与状态2之间切换，并且其中各信号部分在状态1和状态2下的持续时间(停留时间)根据剩余电流而发生。例如，借助于在评估电路中通过经由模拟低通滤波而求平均的适当解调来确定与剩余电流成比例的直流部分。

证明用于AC/DC敏感型剩余电流测量的公知方法的缺点在于：在振荡器电路的部件和评估电路中不可避免的生成相关容差导致测量误差，并且危害测量的可靠性。特别地，通过模拟低通滤波进行的解调造成对所使用部件的质量具有高要求，这通常仅可以通过成对选择部件来满足，其提高了成本。为了实现精确的测量结果，公知的方法还需要观察用于对磁场敏感的部件的明确指定参数。此外，通过挑选部件来严格地预定义动态范围使得应用的范围常常受到限制。

发明内容

因此，本发明的目的是开发用于剩余电流的电隔离AC/DC敏感型测量的方法和设备，其以较低的设备生产成本提供了具有宽应用范围的可靠测量。

关于结合权利要求1的前序部分的方法在以下方面实现了该目的：根据剩余电流驱动磁场来确定振荡器信号在状态1和状态2下出现的停留时间，并从所述停留时间之比来获得与剩余电流成比例的输出信号。