[发明专利]一种非线性电流取样组件

说明书

一种非线性电流取样组件，包括非线性组件（1）、补偿元件（2）、电流信号处理单元（3）。非线性组件（1）与补偿元件（2）形成电气并联连接，并联后的两端与电流信号处理单元（3）形成电气连接。该组件主要用于满足一些特殊应用的需要，既能够提高瞬时小电流信号时的分辨率和抗干扰性能，又能保证大电流信号时取样组件上的电压降较低，有效降低大电流时取样组件的功率损耗，并且取样信号的延时小。

技术领域

本发明涉及一种电流取样组件，特别是一种用于晶闸管开关控制的非线性电流取样组件，属于电力电子电路技术领域。

背景技术

晶闸管在高电压大电流的应用中具有优势，然而，它承受过电压、过电流的能力很差，并且晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将PN结烧坏，造成元件内部短路或开路。例如一只100安的晶闸管过电流为400A时，仅允许持续0.02秒，否则将因过热而损坏；晶闸管耐受过电压的能力极差，电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后的电流较大，使器件受损。

晶闸管属于半控型器件，其门极信号能控制元件的导通，但不能控制其关断，虽然GTO的门极信号既能控制器件的导通，又能控制其关断，但其控制电路复杂，同样会降低系统的可靠性。对于普通的晶闸管，一经触发导通后，必须等到流过晶闸管的电流过零时自然关断，因此，为了有效地控制晶闸管，就必须精准地测量流过晶闸管的电流。对于无触点电磁调压系统，只有准确地检测到用于切换变压器绕组的晶闸管的电流零点信号,准确地给出晶闸管的触发信号,才能保证系统动态调压的高性能与高可靠性。只有对通过变压器相关绕组的电流进行非线性取样,既提高瞬时小电流信号时的分辨率，又保证大电流信号时取样元件上的电压降较低，并且达到足够小的信号延时，才能保证在宽广的电流范围内系统具备优良的性能。

然而，目前对电流取样的元件基本都是分流电阻、电流互感器或霍尔元件，都是对电流进行线性取样，在小信号时分辨率低，难以满足一些特殊应用的需要，而且使用电流互感器对电流进行取样，存在较大的相移，因此不能准确地检测出电流零点。

目前，也有一些用于电流取样的专利技术，如专利CN201010133923.6提供的电流取样电路，是将取样电路并联在谐振电容上，靠分流电容与主电路电容的容值比例决定电流分配关系，优点是电流取样电路里只有很小的电流，可大大降低电流取样电路的功率损耗，并且可以选用小型的互感器实现大电流电路的检流，以降低成本和体积，但这只适用于谐振零电流开关电路的电流取样，不适用于晶闸管的电流取样。又如专利CN200810018517.8、CN201110268069.9，虽然有一些优点，但仍然是基于霍尔元件或电阻线性取样的原理，因而不能提高小电流信号时的分辨率，难以满足一些特殊应用场合的需要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种非线性电流取样组件，既能够提高瞬时小电流信号时的分辨率，又保证大电流信号时取样组件上的电压降较低，有效降低大电流时取样组件的功率损耗，并且取样信号的延时小。本发明主要用于满足一些特殊应用的需要，而不是为了精确地测量电流的大小。

本发明是这样实现的：一种非线性电流取样组件，其特征在于，包括：非线性组件（1）、补偿元件（2）、电流信号处理单元（3）。其中：

非线性组件（1）与补偿元件（2）形成电气并联连接，并联后的两端与电流信号处理单元（3）形成电气连接；

非线性组件（1）与补偿元件（2）形成电气并联连接后，在电气上串联接入被取样的电流支路（4）中。

所述的非线性组件（1）由反向并联的两组PNP型三极管V21、V22构成；三极管V21的基极与集电极及三极管V22的发射极相连接；三极管V22的基极与集电极及三极管V21的发射极相连接，形成三极管V21与V22反向并联连接，再与线性电阻R21并联连接。