CN106771533B - 一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路 - Google Patents

一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路 Download PDF

Info

Publication number
CN106771533B
CN106771533B CN201710152172.4A CN201710152172A CN106771533B CN 106771533 B CN106771533 B CN 106771533B CN 201710152172 A CN201710152172 A CN 201710152172A CN 106771533 B CN106771533 B CN 106771533B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
diode
circuit
current transformer
resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710152172.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106771533A (zh
Inventor
郭艳梅
龚春英
邓翔
张爱玲
刘壮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201710152172.4A priority Critical patent/CN106771533B/zh
Publication of CN106771533A publication Critical patent/CN106771533A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106771533B publication Critical patent/CN106771533B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/22—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of ac into dc
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/181—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using coils without a magnetic core, e.g. Rogowski coils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路，属于交流电流检测电路技术领域。该检测电路包括：双电流互感器感应电路、不控整流电路和电阻采样电路。其中双电流互感器感应电路由第一电流互感器和第二电流互感器组成；不控整流电路由第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成；电阻采样电路由第一电阻、第二电阻和第三电阻组成。本发明利用电流互感器检测，不需要辅助电源供电，成本低，可靠性高，检测速度快；整个电路结构简单，易于实现；可以有效的反映交流电流的直流偏置，所以检测精度比较高。

Description

一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路
技术领域
本发明涉及一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路，属于交流电流检测电路技术领域。
背景技术
电力电子技术的应用可大大提高电能变换装置功率密度，减小体积和重量。随着多电和全电飞机的发展，飞机用电量不断增加，机载电力电子设备越来越多。在机载电力电子变换装置的控制中需要准确的检测电流波形来完成优良的控制以及保护电路的功能。
在电力电子变换器中，检测电流的方法主要包括霍尔元件检测、电阻采样和电流互感器检测。霍尔元件能够准确的采样电流，但是需要辅助电源，所以增加了整个系统的成本、重量和体积，同时霍尔元件失效率相对较高，影响系统的可靠性。电阻采样适合中小功率的场合，而且采样电阻的特性受环境因素影响比较大，采样的精度不能保证。电流互感器也经常用来检测电流，但是由于电流互感器本身的缺陷，其只能采样交流分量，因此无法准确的采样交流电流。
发明内容
本发明提供了一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路，能够实时监测反映交流电流直流偏置的情况，对整个系统的电流偏置情况进行监测，从而为电力电子装置的电流采样提供基础。该方法特别适用于电流峰值控制中的交流电流检测场合。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路，包括：双电流互感器感应电路(1)、不控整流电路(2)和电阻采样电路(3)；其中，所述双电流互感器感应电路(1)包括第一电流互感器T1和第二电流互感器T2；所述不控整流电路(2)包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；所述电阻采样电路(3)包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，第一电流互感器T1的原边绕组和第二电流互感器T2的原边绕组串联连接后与被检测的电流源并联形成回路，第一电流互感器T1的副边绕组和第二电流互感器T2的副边绕组串联连接，串联点接地；第一电流互感器T1副边绕组另一端与不控整流电路(2)中的第一二极管D1的阳极相连，同时与电阻采样电路(3)中的第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与第二二极管D2的阴极相连，第二二极管D2的阳极接地，第二电流互感器T2副边绕组的另一端与第四二极管D4的阳极连接，同时也与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第三二极管D3的阴极连接，第三二极管D3的阳极接地；第四二极管D4的阴极与第一二极管D1的阴极连接；第二电阻R2一端与第一二极管D1的阴极连接，一端接地。
第一电阻R1和第三电阻R3的阻值相同，并且大于第二电阻R2的阻值。
第一电流互感器T1和第二电流互感器T2是两个相互独立但相同的电流互感器。
本发明的有益效果如下：
(1)利用电流互感器检测，不需要辅助电源供电，成本低，可靠性高。
(2)整个电路结构简单，易于实现，检测速度快。
(3)可以有效的反映交流电流的直流偏置，所以精确度比较高。
附图说明
图1为本发明的一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路结构示意图，其中：1、双电流互感器感应电路；2、不控整流电路；3、电阻采样电路。
图2为本发明的两个电流互感器的工作状态图。
图3为本发明的一种基于磁隔离的可反映直流偏置状态的交流电流检测电路的仿真模型图。
图4(a)为本发明检测对称方波时被检测的电流波形；图4(b)为本发明检测对称方波时激磁电感Lm1的电流波形；图4(c)为本发明检测对称方波时激磁电感Lm2的电流波形；图4(d)为本发明检测正偏方波时采样电阻R2两端的电压波形。
图5(a)为本发明检测正偏方波时被检测的电流波形；图5(b)为本发明检测正偏方波时激磁电感Lm1的电流波形；图5(c)为本发明检测正偏方波时激磁电感Lm2的电流波形；图5(d)为本发明检测正偏方波时采样电阻R2两端的电压波形。
上述附图中的主要符号名称：T1、T2——电流互感器；Lm1、Lm2——电流互感器等效激磁电感；D1、D2、D3、D4——不控整流二极管；R1、R2、R3——采样电阻；iAC——被检测的交流电流；iLm1、iLm2——电流互感器激磁电感电流；i12——第一电流互感器副边电流；i22——第二电流互感器副边电流；u12——第一电流互感器副边电压；u22——第二电流互感器副边电压；uR2——采样电阻R2上的电压；a1、b1、c1——激磁电感Lm1的工作状态；a2、b2、c2——激磁电感Lm2的工作状态。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
如图1所示，本实施方案的一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路，主要包括：双电流互感器感应电路1、不控整流电路2和电阻采样电路3。其中，所述双电流互感器感应电路1由两个完全相同的第一电流互感器T1和第二电流互感器T2构成；所述的不控整流电路2由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4组成；所述的电阻采样电路3由第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成。第一电流互感器T1的原边绕组和第二电流互感器T2的原边绕组串联连接后与被检测的电流源并联形成回路，第一电流互感器T1的副边绕组和第二电流互感器T2的副边绕组串联连接，串联点接地；第一电流互感器T1副边绕组另一端与不控整流电路2中的第一二极管D1的阳极相连，同时与电阻采样电路3中的第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与第二二极管D2的阴极相连，第二二极管D2的阳极接地，第二电流互感器T2副边绕组的另一端与第四二极管D4的阳极连接，同时也与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第三二极管D3的阴极连接，第三二极管D3的阳极接地；第四二极管D4的阴极与第一二极管D1的阴极连接；电阻采样电路3中，第二电阻R2一端与第一二极管D1的阴极连接，一端接地。
第一电阻R1和第三电阻R3的阻值相同，并且大于第二电阻R2的阻值。第一电流互感器T1和第二电流互感器T2是两个相互独立但相同的电流互感器。
本交流电流检测电路在被检测电流大于零的正半周时，第一电流互感器T1的副边电流流过第一二极管D1和第二电阻R2构成回路，第二二极管D2反向截止；第二电流互感器T2的副边电流流过第三二极管D3和第三采样电阻R3构成回路，第四二极管D4反向截止。本检测电路在被检测电流小于零的负半周时，第一电流互感器T1的副边电流流过第二二极管D2和第一电阻R1构成回路，第一二极管D1反向截止；第二电流互感器T2的副边电流流过第四二极管D4和第二电阻R2构成回路，第三二极管D3反向截止。所以第二电阻R2两端的电压可以反映被检测的交流电流经过不控整流电路后的电流波形。当被检测的交流电流无直流偏置时，t＝0时，流过激磁电感Lm1和Lm2的电流为0，对于第一电流互感器T1，正半轴的电流流过第二电阻R2，负半周的电流流过第一电阻R1，由于第一电阻R1大于第二电阻R2，第一电流互感器T1副边绕组的正伏秒小于负伏秒，所以在此伏秒差的作用下，激磁电感Lm1的电流会向负向继续增大，稳态时激磁电感Lm1工作在一个负直流工作点，此时第一电流互感器T1的副边绕组的正负伏秒相同。对于第二电流互感器T2，正半轴的电流流过第三电阻R3，负半周的电流流过第二电阻R2，由于第三电阻R3大于第二电阻R2，第二电流互感器T2副边绕组的正伏秒大于负伏秒，所以在此伏秒差的作用下，激磁电感Lm2的电流会向正向继续增大，稳态时激磁电感Lm2工作在一个正直流工作点，此时第二电流互感器T2的副边绕组的正负伏秒相同。
如图2所示，当被检测交流电流无直流偏置时，激磁电感Lm1工作在一个负的直流工作点，激磁电感Lm2工作在一个正的直流工作点，并且两个工作点a1和a2关于原点对称。当被检测电流出现正偏时，激磁电感Lm1和激磁电感Lm2的工作点会向正方向偏，如图2中a1-b1、a2-b2，此时激磁电感Lm1的直流工作点靠近零点，等效电感增加，脉动减小；激磁电感Lm2的直流工作点远离零点，等效电感减小，脉动增加。当被检测电流出现负偏时，激磁电感Lm1和激磁电感Lm2的工作点会向负方向偏，如图2中a1-c1、a2-c2，此时激磁电感Lm1的直流工作点远离零点，等效电感减小，脉动减增加；激磁电感Lm2的直流工作点靠近零点，等效电感增加，脉动减小。所以从分析信息来看，该电流检测电路可与有峰值电流控制配合起到抑制直流偏置的作用，相当于直流偏置的大小变换成采样电阻电压斜率的变化量，从而参与直流抑制控制。
为验证本发明的工作原理，仿真模型如附图3所示，利用非线性电感和理想变压器来模拟电流互感器。仿真结果如附图4和图5所示。该发明用来检测对称方波时，被检测的电流波形如图4(a)所示，流过激磁电感Lm1电流iLm1的波形如图4(b)所示，流过激磁电感Lm2电流iLm2的波形如图4(c)所示，同时iLm1有负直流偏置，iLm2有正直流偏置，两者的电流脉动相同，第二电阻R2两端的电压波形如图4(d)所示，第二电阻R2的电压uR2每个周期都一样，可以检测被检测电流交流分量的幅值；该发明用来检测正偏方波时，被检测的电流波形如图5(a)所示有正向直流偏置，流过激磁电感Lm1电流iLm1的波形如图5(b)所示，流过激磁电感Lm2电流iLm2的波形如图5(c)所示，同时iLm1的直流偏置靠近零点，电流脉动减小，iLm2的直流偏置远离零点，脉动脉动增加，第二电阻R2两端的电压波形如图5(d)所示，第二电阻R2两端的电压在正半周和负半周的斜率不同，直流偏置的大小变换成采样电阻电压斜率的变化量，从而反映被检测电流的直流偏置信息。

Claims (3)

1.一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路，其特征在于，包括：双电流互感器感应电路（1）、不控整流电路（2）和电阻采样电路（3）；其中，所述双电流互感器感应电路（1）包括第一电流互感器T1和第二电流互感器T2；所述不控整流电路（2）包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；所述电阻采样电路（3）包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，第一电流互感器T1的原边绕组和第二电流互感器T2的原边绕组串联连接后与被检测的电流源并联形成回路，第一电流互感器T1的副边绕组和第二电流互感器T2的副边绕组串联连接，串联点接地；第一电流互感器T1副边绕组另一端与不控整流电路(2)中的第一二极管D1的阳极相连，同时与电阻采样电路（3）中的第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与第二二极管D2的阴极相连，第二二极管D2的阳极接地，第二电流互感器T2副边绕组的另一端与第四二极管D4的阳极连接，同时也与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第三二极管D3的阴极连接，第三二极管D3的阳极接地；第四二极管D4的阴极与第一二极管D1的阴极连接；第二电阻R2一端与第一二极管D1的阴极连接，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路，其特征在于，第一电阻R1和第三电阻R3的阻值相同，并且大于第二电阻R2的阻值。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路，其特征在于，第一电流互感器T1和第二电流互感器T2是两个相互独立但相同的电流互感器。
CN201710152172.4A 2017-03-15 2017-03-15 一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路 Expired - Fee Related CN106771533B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710152172.4A CN106771533B (zh) 2017-03-15 2017-03-15 一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710152172.4A CN106771533B (zh) 2017-03-15 2017-03-15 一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106771533A CN106771533A (zh) 2017-05-31
CN106771533B true CN106771533B (zh) 2019-05-10

Family

ID=58962716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710152172.4A Expired - Fee Related CN106771533B (zh) 2017-03-15 2017-03-15 一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106771533B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7413565B2 (ja) * 2020-04-09 2024-01-15 シグニファイ ホールディング ビー ヴィ エネルギ測定及びサージ電流検出
CN114113737B (zh) * 2021-11-30 2023-05-23 江苏科兴电器有限公司 一种150kV零磁通直流电流互感器
CN114089011B (zh) * 2021-11-30 2023-05-23 江苏科兴电器有限公司 零磁通电流互感器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001356140A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Hitachi Hometec Ltd 電流検出回路
CN102291018A (zh) * 2011-07-19 2011-12-21 东元总合科技（杭州）有限公司 带有apfc电路的单相整流器及其交流输入电压幅值检测方法
CN203551654U (zh) * 2013-11-04 2014-04-16 郑州光力科技股份有限公司 一种交流电流测量装置及电磁阀电流采样测量装置
CN104237615A (zh) * 2013-06-09 2014-12-24 中兴通讯股份有限公司 电流过零检测装置、信号获取电路及电路系统
CN105137153A (zh) * 2015-08-21 2015-12-09 广东易事特电源股份有限公司 一种开关电源的电流检测电路及开关电源
CN205280794U (zh) * 2015-12-04 2016-06-01 北京航天万源科技公司 推挽正激电源中双电流互感器的电流检测电路
CN205958641U (zh) * 2016-05-03 2017-02-15 广州视声电子实业有限公司 一种电流检测电路

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI285014B (en) * 2004-06-28 2007-08-01 Richtek Techohnology Corp A capacitance voltage sensor and the method thereof used in capacitance charger

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001356140A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Hitachi Hometec Ltd 電流検出回路
CN102291018A (zh) * 2011-07-19 2011-12-21 东元总合科技（杭州）有限公司 带有apfc电路的单相整流器及其交流输入电压幅值检测方法
CN104237615A (zh) * 2013-06-09 2014-12-24 中兴通讯股份有限公司 电流过零检测装置、信号获取电路及电路系统
CN203551654U (zh) * 2013-11-04 2014-04-16 郑州光力科技股份有限公司 一种交流电流测量装置及电磁阀电流采样测量装置
CN105137153A (zh) * 2015-08-21 2015-12-09 广东易事特电源股份有限公司 一种开关电源的电流检测电路及开关电源
CN205280794U (zh) * 2015-12-04 2016-06-01 北京航天万源科技公司 推挽正激电源中双电流互感器的电流检测电路
CN205958641U (zh) * 2016-05-03 2017-02-15 广州视声电子实业有限公司 一种电流检测电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN106771533A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107656221B (zh) 一种基于局部磁滞回线斜率的变压器铁芯剩磁估算方法
CN106771533B (zh) 一种基于磁隔离可反映直流偏置状态的交流电流检测电路
CN202256454U (zh) 一种电流传感器
CN102017380A (zh) 电流检测电路及变压器电流测定系统
CN102292717A (zh) 隔离型电流-电压和电压-电压转换器
CN105425175A (zh) 一种基于极性反转的直流电压源的铁芯剩磁消除和测量方法
CN101622777A (zh) 电能转换器中的负载电流检测
CN106059339A (zh) 电源转换器以及其控制方法
US20110149608A1 (en) Electrical power converters and methods of operation
CN201541361U (zh) 一种峰值电流控制电路、升压电路及led驱动器
CN104793086A (zh) 一种全隔离的避雷器在线监测装置
CN205123588U (zh) 隔离反激式高频开关电源及其输入电压检测电路
CN201985519U (zh) 电容脉冲放电装置、电容投切开关
CN102879624A (zh) 用于直流大电流检测的无直流磁化双向磁放大器
CN205317841U (zh) 一种用于光伏发电的隔离电流检测电路
CN101520474B (zh) 基于单个霍尔电流传感器的变压器偏磁在线检测方法
CN201285409Y (zh) 相电压检测电路
CN203595790U (zh) 无源开关隔离检测装置
Monagle et al. Resonant circuits for split-core magnetic energy harvesters
CN205958641U (zh) 一种电流检测电路
CN204044236U (zh) 一种漏电流检测电路
CN203929854U (zh) 电压幅值检测电路
CN204832315U (zh) 双向电流检测电路
CN203720232U (zh) 一种开关电源的电流检测装置
CN206618797U (zh) 一种电力线载波过零检测电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190510

Termination date: 20210315

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee