[发明专利]一种基于磁调制的直流漏电流传感器

说明书

技术领域

本发明属于电子电力设备的绝缘监测技术领域，更具体地，涉及一种基于磁调制的直流漏电传感器。

背景技术

在电子电力设备中，需要对直流绝缘状况进行实时监测，防止漏电，以保护电子设备以及人身安全。目前多采用直流漏电流传感器进行监测。现有技术的直流漏电流传感器主要基于磁调制原理，在高磁导的环形磁芯上绕以线圈，在一次线圈中通以激励信号，对磁芯进行激磁，被检测直流电流穿过磁芯中心。被测直流信号为零时，二次线圈的感应电压为波形对称的电压信号；被测直流电流信号不为零时，被测直流电流信号产生的磁场会使磁芯中的磁场发生偏磁，使二次线圈的感应电压波形发生变化，原本对称的感应电压信号变得不对称，处理这一不对称信号可以得到反映被测直流信号大小和相位的检测信号。通常处理这一信号的电路包括带通滤波、相敏检波、倍频电路和低通滤波等电路，截取感应电压信号的二次谐波，对所截取的二次谐波进行直流整流输出直流信号。现有的使用这一技术的直流漏电流传感器可以得到较好的测量效果，但是其信号处理电路复杂，干扰较大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于磁调制的直流漏电流传感器，其目的在于采用半波激励，简化现有磁调制直流漏电流传感器的信号处理电路，由此解决现有技术的直流漏电流传感器信号处理电路结构复杂，干扰较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于磁调制的直流漏电流传感器，所述直流漏电流传感器包括振荡电路、二极管、双磁芯差动单元、第一滤波器、仪用放大器、相敏检波器和第二滤波器；

所述振荡电路第一输出端连接二极管输入端，二极管的输出端连接双磁芯差动单元的输入端，第一滤波器的输入端连接双磁芯差动单元的输出端；仪用放大器的输入端连接第一滤波器的输出端；相敏检波器的第一输入端连接仪用放大器的输出端，相敏检波器的参考端连接振荡电路第二输出端；相敏检波电路的输出端连接第二滤波器的输入端，第二滤波器的输出端作为所述直流漏电流传感器的直流输出端口；

所述振荡电路的第一输出端输出的波形信号，经过二极管整形后获得半波；所述振荡电路的第二输出端输出的波形信号用作所述相敏检波器的参考信号，所述参考信号的频率与相敏检波器的输入信号的频率相同。

所述半波作为激励信号通入双磁芯差动单元对磁芯进行激磁；待测导线穿过双磁芯差动单元，双磁芯差动单元生成检测信号输出到第一滤波器；

所述第一滤波器用于对所述检测信号进行滤波，输出基频信号，所述基频指振荡电路输出信号的频率；

所述仪用放大器对所述基频信号进行放大，并降低噪声干扰；

所述相敏检波器对放大后的基频信号进行检波；相敏检波器的参考信号由振荡电路直接提供，省略了参考信号生成电路，避免了参考信号产生电路工作时对直流漏电流传感器的干扰；

所述第二滤波器用于对相敏检波器输出的信号进行平滑滤波，输出直流信号。

优选的，所述双磁芯差动单元包括第一磁芯、第二磁芯、一次绕组线圈和二次绕组线圈；一次绕组线圈反串环绕在第一磁芯和第二磁芯上，二次绕组正串环绕在第一磁芯和第二磁芯上；

所述一次绕组线圈的输入端作为双磁芯差动单元的输入端，连接二极管的输出端；一次绕组线圈的输出端接地；二次绕组的一端接地，另一端作为双磁芯差动单元的输出端，输出感应电压接入到第一滤波器。

优选的，所述相敏检波器包括依次连接的过零比较器、电子开关电路和正反相比例运算放大器。

优选的，所述相敏检波器电子开关电路断开时，所述相敏检波器为反相比例运算放大器，输入与输出信号相位相反；所述开关导通时，相敏检波器为正相比例运算放大器，输入与输出信号相位相同；达到对输入的基频信号进行检波的作用。

优选的，所述振荡电路为方波振荡电路、正弦波振荡电路和锯齿波振荡电路中的任一种。

优选的，所述第一滤波器为带通滤波器或低通滤波器。

优选的，所述第一滤波器为四阶巴特沃思带通滤波器。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)由于本发明采用半波激励，使得相敏检波器的输入信号正好与振荡电路的输出信号同频，而相敏检波器恰好需要一个与其输入信号同频的参考信号以保证其检波，因此相敏检波器的参考信号可由振荡电路直接提供，从而省略倍频电路等参考信号产生电路，避免参考信号产生电路工作时对传感器的干扰，达到降低干扰，提高灵敏度的作用，还可降低传感器成本；