[发明专利]具有磁通门的电流传感器

说明书

一种磁通门电流传感器包括：激励线圈(13)；用于生成激励电压(Ve)的激励模块(20)；传送感应测量电流(Iim)的测量线圈(14)；以及出于以下目的的测量同步解调器(12)：将感应测量电流乘以频率为2f₀的解调信号以便获得镜像电压，该镜像电压是用于测量的电流的镜像。激励电压(Ve)根据频率为f₀的第一电压以及频率为3f₀的第二电压来获得，该磁通门电流传感器进一步包括传送感应伺服控制电流的伺服控制线圈(15)、以及出于将感应伺服控制电流乘以频率为3f₀的解调信号的目的的伺服控制同步解调器(30)。伺服控制同步解调器连接到激励模块，以便以消除感应伺服控制电流中的频率为3f₀的分量的方式来伺服控制激励电压。

本发明涉及磁通门电流传感器的领域。

背景技术

磁通门电流传感器利用形成磁芯的磁性材料的属性来从某个电平的磁激励开始变得饱和。参考图1，对于增大的磁场H，磁场H和磁感应B之间的传递函数的斜率从磁芯的所谓“饱和值”开始大大减小。在图1中，饱和值对应于范围ΔH和ΔB。

参考图2和3，在用于测量在导体中流动的电流Im的常规磁通门电流传感器1中，矩形信号发生器2向绕磁芯4缠绕的激励线圈3的端子施加矩形激励电压Ve。在激励线圈3中流动的激励电流Ie由测量模块5来测量。连接到测量模块5的峰值检测器6提供两条信息：饱和电平、以及激励电流Ie的峰值电流之间的差异。饱和电平用于伺服控制激励电压Ve的振幅。激励电流Ie的峰值电流之间的差异用于估计用于测量的电流Im、用于经由电压-电流转换器7来伺服控制在去磁线圈8中流动的去磁电流的振幅、以及用于补偿由用于测量的电流Im在磁芯4中产生的磁通量。

磁通门电流传感器在某些应用中是优选的。这尤其适用于测量在用于用户装备的固态功率控制器(SSPC)型截止元件中流动的电流，或者用于测量在连接到电机的一相的电力电子模块(PEM)型能量转换器元件中流动的电流。

常规磁通门电流传感器遭受某些缺点。具体而言，峰值检测对外部电磁干扰相对敏感，这可因此降低测量用于测量的电流的准确度。此外，峰值检测未给出适合于在磁芯的饱和弯曲上进行伺服控制的准确信息。这在外部电磁干扰较大时(例如，在开关模式功率转换器的环境中)尤其是有问题的。在常规磁通门电流传感器1受困难的热环境约束而导致磁芯的固有特性漂移时，同样如此。

自然地，在用于测量的电流Im的频率范围增大时(在用于测量的电流是交流电时)，或者在磁通门电流传感器的操作温度范围增大时，该准确度问题变得更加严重。

发明目的

本发明的目的是改善磁通门电流传感器的准确度。

发明内容

为了实现该目的，提供了一种磁通门电流传感器，其包括围绕传送用于测量的电流的导体延伸的磁芯；激励线圈；激励模块，该激励模块连接到该激励线圈以便生成跨该激励线圈的端子的激励电压；传送感应测量电流的测量线圈；以及测量同步解调器，该测量同步解调器出于以下目的而连接到测量线圈：将感应测量电流乘以频率为2f₀的解调信号以便获得镜像电压，该镜像电压是用于测量的电流的镜像。根据频率为f₀的第一电压以及频率为3f₀的第二电压来获得激励电压。磁通门电流传感器进一步包括传送感应伺服控制电流的伺服控制线圈、以及出于将感应伺服控制电流乘以频率为3f₀的解调信号的目的而连接到伺服控制线圈的伺服控制同步解调器。伺服控制同步解调器连接到激励模块，以便以消除感应伺服控制电流中的频率为3f₀的分量的方式来伺服控制激励电压。

本发明的磁通门电流传感器使得激励电压能以如此方式被准确地伺服控制：磁通门电流传感器在其对应于图1所示的传递函数中的弯曲9的最佳操作点处操作。该最佳操作点对应于磁通门电流传感器的最大增益。因此，磁通门电流传感器对外部电磁干扰较不敏感，并因此更准确。