[发明专利]四磁芯六线圈磁调制高精度超大孔径电流检测方法及系统

说明书

本发明属于电流检测技术领域，公开了一种四磁芯六线圈磁调制高精度超大孔径电流检测方法及系统，磁芯C1，线圈N1为一组磁调制单元，感应原边电流，经平均值解调产生电压信号；磁芯C2，线圈N2为另一组磁调制单元产生另一组电压信号，两组电压信号差分放大后为原边电流的感应电压；感应电压通过积分放大器在N6产生反馈电流，形成低频信号零磁通反馈；磁芯C3，线圈N3，线圈N4为一组零磁通单元，使C1,C2,C3的磁通总和为零，消除变压器效应形成的干扰；磁芯C4，线圈N5为一组磁积分器，与线圈N6形成高频零磁通反馈，使C1,C2,C3,C4的磁通量为零，抑制变压器效应干扰。本发明能大幅度减小零点偏置和稳定性。

技术领域

本发明属于电流检测技术领域，尤其涉及一种四磁芯六线圈磁调制高精度超大孔径电流检测方法及系统。

背景技术

目前，电流检测作为人类观察和利用电现象的一门历史悠久并不断发展的技术学科。无论是在电力、冶金、化工、机械和电气机车等工业领域，还是在核物理、大功率电子学等科学领域都涉及到电流检测问题。

目前电流检测主要采用以下方法：1、分流器；2、霍尔原理；3、磁调制原理；4、磁电阻原理；5、罗氏线圈原理；6、电流互感器原理。在需要高精度电流检测应用场合中，磁调制电流检测技术相比其它技术具有测量直流电流和交流电流、精度高、温漂低、电流测量范围广等优点。但是磁调制原理可能会有电压噪声反馈到被测原边电流上，控制电路复杂，次级线圈的分布电容影响电流传感器的测量带宽等问题影响电流检测精度。

2011年，西班牙加泰罗尼亚技术大学(Technical University of Catalonia)G.Velasco-Quesada等和西班牙Premo公司F.Jerez合作将开环自激振荡磁通门技术与传统交流电流互感器技术相结合，研制出类似传统磁通门电流传感器的三磁芯三绕组闭环自激振荡磁通门电流传感器。但是，由于未考虑作为直流零磁通检测器的开环自激振荡磁通门自身线性度和稳定度、缺乏闭环系统优化设计的理论。依据未考虑副边调制纹波引入的检测误差等问题，导致满量程内的检测精度仅为0.2％。

2014年，河北工业大学杨晓光等对G.Velasco-Quesada等提出的三磁芯三绕组闭环检测方案进行了改进，研制出两磁芯三绕组闭环自激振荡磁通门孔径30mm电流传感器。但同样由于未考虑自激振荡磁通门自身线性度和稳定度、缺乏系统优化设计的理论依据、未考虑副边调制纹波等问题，导致满量程±20A内的检测精度仅为0.7％。

2015-2016年间，杨晓光等又对该方案的磁芯和绕组结构进行了改进，但由于未解决上述限制测量精度的核心问题，最终导致优化版的孔径30mm传感器满量程±25A内的检测精度最高仅为0.4％。

综上所述，亟需一种新的调制高精度超大孔径电流检测方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前的电流检测方法中，磁调制原理可能会有电压噪声反馈到被测原边电流上，控制电路复杂，次级线圈的分布电容影响电流传感器的测量带宽等问题影响电流检测精度。

(2)现有技术由于未考虑作为直流零磁通检测器的开环自激振荡磁通门自身线性度和稳定度、缺乏闭环系统优化设计的理论；依据未考虑副边调制纹波引入的检测误差等问题，导致满量程内的检测精度仅为0.2％。

(3)现有技术由于未考虑自激振荡磁通门自身线性度和稳定度、缺乏系统优化设计的理论依据、未考虑副边调制纹波等问题，导致满量程±20A内的检测精度仅为0.7％。

(4)现有技术由于未解决限制测量精度的核心问题，最终导致优化版的孔径30mm传感器满量程±25A内的检测精度最高仅为0.4％。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)大尺寸的电流传感器内径中的面积大，包含的地磁和环境干扰磁场大，很难将此部分干扰磁场与被测电流产生的磁场区分开；