CN109959816A

CN109959816A - 电流感测装置及方法

Info

Publication number: CN109959816A
Application number: CN201810600195.1A
Authority: CN
Inventors: 唐敏注; 汤士源; 黄玉婷
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: TW201928368A; CN109959816B; TWI645197B

Abstract

本发明提供一种电流感测装置及方法，适用于多芯导线，所述电流感测装置包含载具、多个磁传感器及处理器，其中处理器电性连接于所述多个磁传感器。载具具有容置通道用于容置多芯导线。所述多个磁传感器设置于载具且环绕容置通道，均分容置通道的360度外周，且用于分别测量多芯导线通电时的交变磁场以产生多组磁场测量值，其中每一组磁场测量值对应于所述多个磁传感器的其中之一。处理器存储电流解耦合模型，且用于自所述多个磁传感器取得所述多组磁场测量值，并依据电流解耦合模型及所述多组磁场测量值计算得到多芯导线的各条芯线的电流值。

Description

电流感测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电流感测装置，特别涉及适用于多芯导线的电流感测装置。

背景技术

在现代工业产业中，各式各样的设备皆需仰赖电力来进行运作。当有电力不均衡或是谐波干扰的情况发生时，电功率损耗而导致线路温度增加等问题，严重的话甚至可能造成设备故障或停机。其中，电力不均衡的情况往往源自于传递电力的导线中的多条芯线所传递的电流不一致，因此现多利用电流互感器或是分流电阻来检测导线的电流。

然而，这些电流感测装置均仅适用于测量单芯线，也就是说，若欲以这些电流感测装置测量包含多条芯线的导线，则需将导线拆解以露出内含的芯线，再分别对这些芯线进行测量，不仅会造成导线的破坏，亦无法在设备的运作过程中即时地进行测量。

发明内容

鉴于上述，本发明提供一种电流感测装置及方法以取得多芯导线中各条芯线的电流值。

依据本发明一实施例的电流感测装置，适用于多芯导线，所述电流感测装置包含载具、多个磁传感器及处理器，其中处理器电性连接于所述多个磁传感器。载具具有容置通道用于容置多芯导线。所述多个磁传感器设置于载具且环绕容置通道，均分容置通道的360度外周，且用于分别测量多芯导线通电时的交变磁场以产生多组磁场测量值，其中每一组磁场测量值对应于所述多个磁传感器的其中之一。处理器存储电流解耦合模型，且用于自所述多个磁传感器取得所述多组磁场测量值，并依据电流解耦合模型及所述多组磁场测量值计算得到多芯导线的各条芯线的电流值。

依据本发明一实施例的电流感测方法，适用于多芯导线，所述电流感测方法包含设置多个磁传感器环绕多芯导线且均分多芯导线的360度外周，以所述多个磁传感器测量多芯导线通电时的交变磁场以产生多组磁场测量值，以及依据电流解耦合模型及磁场测量值计算得到多芯导线的各条芯线的电流值。其中每一组磁场测量值对应于所述多个磁传感器的其中之一。

藉由上述结构，本申请所揭示的电流感测装置及方法，通过磁传感器的环形设置以及电流解耦合模型的演算，可以解析出包含多条芯线的目标导线中各条芯线的电流大小及相位，无需将目标导线中的每一芯线分离开来，避免目标导线的破坏，得以在设备的运作过程中即时地进行测量，且亦无需考虑多芯导线及载具的相对位置或角度。

以上的关于本公开内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

图1是依据本发明一实施例所绘示的电流感测装置的示意图。

图2是依据本发明另一实施例所绘示的电流感测装置的示意图。

图3A是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测装置的载具的示意图。

图3B是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测装置的载具的示意图。

图4是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测装置的示意图。

图5是依据本发明一实施例所绘示的电流感测方法的流程图。

图6是依据本发明一实施例所绘示的电流感测方法的示意图。

图7是依据本发明一实施例所绘示的电流感测方法的磁场波形图。

图8是依据本发明一实施例所绘示的电流感测方法的测量结果图。

图9是依据本发明另一实施例所绘示的电流感测方法的流程图。

图10是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测方法的示意图

图11是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测方法的磁场波形图。

图12是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测方法的磁场波形图

图13是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测方法的测量结果图。

图14是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测装置的应用示意图。

【符号说明】

1、1’、2、3 电流感测装置

11、11’、21 载具

111、211 容置通道

12、22、121～123、221～223 磁传感器

13、23 处理器

5 多芯导线

51a～51c、61d、61e 芯线

C、C’ 中心

113 内环部件

115 外环部件

14 马达

15 控制器

16 导磁部件

R1、R2 半径

Ia～Ie 电流值

r、r1、h 距离

α 夹角

B1～B7 磁场测量值

B 磁场切线分量

COS cos函数

O、O’ 轴心

D1、D2 连线方向

θ1～θ5 夹角

31 电源

32 磁场感测环形阵列

33 处理器

331 模拟数字切换控制单元

333 电流解耦合单元

34 监控器

7 目标装置

S101～S109 步骤

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范围。

请参考图1，图1为依据本发明一实施例所绘示的电流感测装置的示意图。电流感测装置1适用于多芯导线5，包含载具11、多个磁传感器12以及电性连接于这些磁感器12的处理器13。于图1中，用以作示例性说明的例子，包含三条芯线51a、51b及51c的三芯导线作为多芯导线5，且设置有三个磁传感器12来。如图1所示，电流感测装置1的载具11具有容置通道111用于容置多芯导线5。详细来说，载具11是一环状结构，环状结构的中央形成所述的容置通道111，其中容置通道111可以设计对应于多芯导线5的形状例如为圆形或方形，图1以圆形作为示例然而本发明并不以此为限。于图1中，载具11以可转动的关系衔接多芯导线5，且具有凸出于内周壁的凸点以固定多芯导线5的轴心于容置通道111的中心。此外，本领域技术人员也可设计其它的载具结构以可转动地衔接多芯导线且可固定多芯导线的轴心于容置通道的中心。

磁传感器12设置于载具11且环绕容置通道111，且此三个磁传感器12均分容置通道111的360度外周。也就是说，于此实施例中，电流感测装置1的三个磁传感器12彼此间隔120度角地环绕容置通道111设置，且各磁传感器12与容置通道111的中心C之间的距离相等。磁传感器12用于测量多芯导线5在通电时所产生的交变磁场以产生磁场测量值，因此三个磁传感器12会测量到三组磁场测量值。处理器13例如是可编程系统芯片，包含存储器以存储电流解耦合模型，且用于依据所存储的电流解耦合模型以及磁传感器12所测量到的磁场测量值计算得到多芯导线5的每条芯线51a～51c的电流值，其中电流解耦合模型的详细内容将于后描述。

进一步地说，处理器13会在三个磁传感器12的其中之一所测量到的磁场测量值符合一预设条件时，依据电流解耦合模型及所有磁传感器所测量到的磁场测量值以计算出多芯导线5的每条芯线51a～51c的电流值，其中，预设条件可以指示磁场测量值达到对应的磁传感器在与多芯导线5相对转动时所测量到的最大磁场测量值。举例来说，使用者可以转动多芯导线5或载具11以使两者相对转动，藉由磁传感器12的显示接口得知其所测量到的磁场测量值，据以选择并判断这些磁传感器12的其中之一所对应的磁场测量值是否符合上述的预设条件，并在被选择的磁传感器12所对应的测量值符合预设条件时，停止转动多芯导线5或是载具11，且以处理器13执行每条芯线51a～51c的电流值的计算。

请一并参考图2，其中图2是依据本发明另一实施例所绘示的电流感测装置的示意图。图2所示的电流感测装置1’同样于图1所示的电流感测装置1，包含载具11’、三个磁传感器12以及电性连接于这些磁感器12的处理器13，其中载具11’进一步地包含内环部件113以及外环部件115。内环部件113可相对转动地设置于外环部件115内，且用于固定作为多芯导线5的三芯导线，所述三个磁传感器12设置于外环部件115，也就是说，磁传感器12与三芯导线之间具有可转动的关系。

在此实施例中，电流感测装置1’更可以包含马达14及控制器15，其中马达14连接至载具11’，尤其连接至载具11’的内环部件113或外环部件115，而控制器15连接于马达14、各磁传感器12及处理器13。详细来说，如图2所示，马达14可以连接于载具11’的内环部件113，当马达14受控于控制器15而转动时，便会带动内环部件113相对于外环部件115转动，使得受内环部件113固定的三芯导线5及位于外环部件115的磁传感器12相对转动。此外，马达14也可以设置连接于载具11’的外环部件115以在转动时带动外环部件115相对于内环部件113转动。

控制器15在内环部件113与外环部件115相对转动(即三芯导线5与磁传感器12相对转动)的同时，会取得三个磁传感器12其中之一所对应的磁场测量值，并判断此磁场测量值是否符合预设条件。详细来说，控制器15一边控制三芯导线5与磁传感器12相对转动，一边选择三个磁传感器12的其中之一个磁传感器12来取得其所测量到的磁场测量值，并判断所取得的磁场测量值是否符合预存于控制器15内部的预设条件，其中预设条件指示磁场测量值达到对应的磁传感器在与多芯导线5相对转动时所测量到的最大磁场测量值。当控制器15判断所取得的磁场测量值符合预设条件时，会控制马达14停止转动，并指示处理器13取得各个磁传感器12所测量的磁场测量值以进行各芯线51a～51c的电流值的计算。

上述实施例以控制器15及马达14驱动载具11’的内环部件113与外环部件115进行相对转动，而在其它实施例中，也可以其他机构或是人工的方式使内环部件113与外环部件115产生相对转动，本发明不予限制。

在又一实施例中，请一并参考图1、图3A及3B，其中图3A是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测装置的载具的示意图；而图3B是依据本发明再又一实施例所绘示的电流感测装置的载具的示意图。图3A及图3B绘示了图1中的电流感测装置1的载具11的其它实施例。在图3A及图3B的实施例中，载具11上更设置有导磁部件16，其中导磁部件16例如金属或氧化物，连续地(如图3A所示)或间隔地(如图3B所示)环绕容置通道111。导磁部件16与容置通道111之间的距离大于或等于磁传感器12与容置通道111的距离。举例来说，导磁部件16靠近容置通道111的一侧设置于以容置通道111的中心C为轴心且半径R1的圆周上，而磁传感器12靠近容置通道111的一侧则设置于以容置通道111的中心C为轴心且半径R2的圆周上，其中半径R1大于半径R2。通过导磁部件16的设置，可以聚集多芯导线5通电时所产生的交变磁场的磁力线。特别要说明的是，图3A及3B示例性地绘示导磁部件16设置于载具11中靠近外侧的边缘，然而于其它实施例中，导磁部件16也可设置与载具11的外侧边缘有所间隔，本发明不予限制。

请参考图4，图4是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测装置的示意图。电流感测装置2适用于多芯导线6，包含载具21、多个磁传感器22以及电性连接于这些磁传感器22的处理器23。在图4中，以包含两条芯线61d及61e的双芯导线作为多芯导线6且以设置有四个磁传感器22的电流感测装置2来作示例性地说明。在此实施例中，电流感测装置2的载具21的结构类似于图1所示的载具11，在此不再赘述。

电流感测装置2的磁传感器22设置于载具21，且环绕容置通道211，均分容置通道111的360度外周。也就是说，在此实施例中，电流感测装置2的四个磁传感器22彼此间隔90度角地环绕容置通道211所设置，且各磁传感器22与容置通道211的中心C’间的距离相等。磁传感器22用于测量多芯导线6在通电时所产生的交变磁场以产生磁场测量值，因此四个磁传感器22会测量到四组磁场测量值。处理器23例如是可编程系统芯片，包含存储器以存储电流解耦合模型，且用于依据所存储的电流解耦合模型以及磁传感器22所测量到的磁场测量值计算得到多芯导线6的每条芯线61d及61e的电流值，其中电流解耦合模型的详细内容将于后描述。

在另一实施例中，电流感测装置2更可以包含如图3A或图3B所示的导磁部件16，用于聚集所测量的多芯导线6在通电时所产生的交变磁场的磁力线。在此实施例中，导磁部件的结构及设置位置如图3A或图3B的实施例所述，在此不再赘述。

接下来请一并参考图1、图5～图8以说明电流感测装置1执行电流感测的方法，其中图5是依据本发明一实施例所绘示的电流感测方法的流程图；图6是依据本发明一实施例所绘示的电流感测方法的示意图；图7是依据本发明一实施例所绘示的电流感测方法的磁场波形图；且图8是依据本发明一实施例所绘示的电流感测方法的测量结果图。

以图1的电流感测装置1来执行图5所示的电流感测方法为例，在步骤S101中，电流感测装置1设置多个磁传感器12环绕多芯导线5且均分多芯导线5的360度外周。详细来说，电流感测装置1的三个磁传感器12彼此间隔120度角地环绕多芯导线5所设置，且各磁传感器12与多芯导线的轴心(即容置通道111的中心C)间的距离相等。在步骤S103中，电流感测装置1以磁传感器12测量多芯导线5通电时的交变磁场以产生多组磁场测量值，其中每组磁场测量值对应于磁传感器12的其中之一。也就是说，每个磁传感器12各自会产生一组磁场测量值。

在步骤S105中，处理器13会依据电流解耦合模型以及磁传感器12所产生的磁场测量值计算得到多芯导线5的各条芯线51a～51c的电流值。进一步地说，电流解耦合模型包含一转换矩阵，处理器13在三个磁传感器12的其中之一所测量到的磁场测量值符合一预设条件时，将所述转换矩阵的逆矩阵与各磁传感器12所测量到的磁场测量值组成的矩阵相乘，以计算出多芯导线5的各条芯线51a～51c的电流值。详细来说，电流解耦合模型的建立方法如下所述。

如图6所示，多芯导线5的三条芯线51a、51b及51c于通电时分别具有电流值Ia、Ib及Ic，三个磁传感器121、122及123用于测量多芯导线5于通电时所产生的交变磁场，以分别产生磁场测量值B1、B2及B3。进一步地说，磁场测量值B1、B2及B3分别指示在磁传感器121、122及123的设置位置的磁场切线分量。当磁传感器121的设置位置、芯线51a的轴心与多芯导线5的轴心O三点共线时，磁传感器121所测量到的磁场测量值B1包含磁场影响参数B1a、B1b及B1c，其中磁场影响参数B1a对应于芯线51a所产生的磁场；磁场影响参数B1b对应于芯线51b所产生的磁场；且磁场影响参数B1c对应于芯线51c所产生的磁场。磁场影响参数B1a、B1b及B1c的计算公式如下：

因此，当以电流值Ia、Ib及Ic来表示磁传感器121所测量到的磁场测量值B1时，可得：

B1＝B1a+B1b+B1c＝A1Ia+A2Ib+A2Ic

其中，r指示磁传感器121与多芯导线5的轴心O之间的距离；r1指示多芯导线5的轴心O与芯线51a、51b或51c之间的距离；h指示磁传感器121与芯线51b或51c之间的距离；α则指示的r延伸方向以及h的延伸方向之间的夹角。上列计算式中长度单位为毫米(mm)，电流单位为安培(A)，磁场单位为高斯(Gauss)。同理可得磁传感器122所测量到的磁场测量值B2及磁传感器123所测量到的磁场测量值B3如下：

B2＝A2Ia+A1Ib+A2Ic

B3＝A2Ia+A2Ib+A1Ic

依据上列磁场测量值B1、B2及B3分别与芯线51a、51b及51c的电流值Ia、Ib及Ic的关系式，可建构出转换矩阵[A]如下所列：

通过将转换矩阵[A]的逆矩阵与磁场测量值B1、B2及B3所组成的矩阵相乘，便能计算出芯线51a、51b及51c各自的电流值Ia、Ib及Ic，如下所列：

|A|＝A1³+2A2³-3A1A2²

在一实施例中，磁传感器121、122及123所分别测量到的磁场测量值B1、B2及B3如图7所绘示，其中磁场测量值B2的波形振幅异于磁场测量值B1及B3，代表多芯导线5的芯线51a、51b及51c的电力不均衡，即电流值Ia、Ib及Ic的其中之一的大小与其它两个电流值不同。通过上述电流解耦合模型的运算，可以将磁传感器121、122及123所分别测量到的磁场测量值B1、B2及B3的波形转换为芯线51a、51b及51c的电流值Ia、Ib及Ic的波形，据以判断异常的芯线为何者。

图8绘示了处理器13计算得到的各芯线51a、51b及51c的电流值Ia、Ib及Ic以及各芯线51a、51b及51c对应的磁场的关系曲线。由图8可得知在相同电功率下，芯线51a的最大电流值(电流波形的振幅)小于芯线51b及51c，也就是说，芯线51a可能具有异常状况。因此，通过上述的电流感测方法，便能解析多芯导线中各芯线的电流波形，据以判断是否有异常的芯线。

在上述实施例中，以在磁传感器121的设置位置、芯线51a的轴心与多芯导线5的轴心O三点共线时实施电流解耦合模型以计算芯线51a、51b及51c的电流值Ia、Ib及Ic的实施情境来作说明。特别要说明的是，上述电流解耦合模型可以在任一磁传感器121、122或123的设置位置、任一芯线51a、51b或51c的轴心与多芯导线5的轴心O三点共线时实施。举例来说，当磁传感器121与芯线51b的轴心与多芯导线5的轴心O三点共线时，处理器13将执行下列运算以计算出电流值Ia、Ib及Ic。

在另一实施例中，请一并参考图2、图5及图9，其中图9是依据本发明另一实施例所绘示的电流感测方法的流程图，且图9所示的步骤S107及S109可以执行于图5的步骤S103及S105之间。以图2的电流感测装置1’来执行图9所示的电流感测方法为例，当电流感测装置1’的任一磁传感器121、122或123的设置位置未与任一芯线51a、51b或51c的轴心及多芯导线5的轴心O共线时，电流感测装置1’可以控制多芯导线5与磁传感器121、122及123相对转动直至任一磁传感器121、122或123的设置位置、任一芯线51a、51b或51c的轴心与多芯导线5的轴心O共线。详细来说，在步骤S107中，电流感测装置1’的控制器15控制马达14转动以带动固定多芯导线5的内环部件113与设置有磁传感器121、122及123的外环部件115相对转动，即使得多芯导线5与磁传感器121、122及123相对转动，同时，控制器15会取得磁传感器121、122及123其中的任一所测量到的磁场测量值B1、B2或B3。

以磁传感器121作举例，在步骤S109中，当控制器15判断磁传感器121所测量的磁场测量值B1符合预设条件时，便控制马达14停止转动，并执行图5中的步骤S105，即以前述电流解耦合模型计算得到芯线51a、51b及51c的电流值Ia、Ib及Ic的步骤。其中，预设条件指示磁场测量值B1达到磁传感器121在与多芯导线5相对转动时所测量到的最大磁场测量值。更详细来说，控制器15可以控制内环部件113相对于外环部件115每间隔一预设频率转动一预设角度直至两者相对转动的角度达120度或360度，并同时持续提取磁传感器121的磁场测量值，其中预设频率为芯线51a、51b及51c的电流频率。也就是说，控制器15可以取得对应于多个测量位置(指示内环部件113与外环部件115的相对位置)的多个磁场测量值波形，其中这些测量位置之间相对于多芯导线5的轴心O彼此间隔所述预设角度。控制器15判断所述多个磁场测量值波形中具有最大波峰值的磁场测量值波形为目标测量位置，并控制内环部件113与外环部件115相对转动直至两者的相对位置符合目标测量位置。

藉由控制器15及马达14的对位控制，使用者在利用电流感测装置1’进行多芯导线5的测量时，可以无需考虑多芯导线5置入于载具21时的位置及角度。

接下来请一并参考图4、图5、图10～13以说明电流感测装置2执行电流感测的方法，其中图10是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测方法的示意图；图11及图12是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测方法的磁场波形图；图13则是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测方法的测量结果图。

以图4的电流感测装置2来执行图5所示的电流感测方法为例，在步骤S101中，电流感测装置2设置多个磁传感器22环绕多芯导线6且均分多芯导线6的360度外周。详细来说，电流感测装置2的四个磁传感器22彼此间隔90度角地环绕多芯导线6所设置，且各磁传感器22与多芯导线6的轴心(即容置通道211的中心C’)间的距离相等。在步骤S103中，电流感测装置2以磁传感器22测量多芯导线6通电时的交变磁场以产生多组磁场测量值，其中每组磁场测量值对应于磁传感器22的其中之一。也就是说，每个磁传感器22各自会产生一组磁场测量值。

在步骤S205中，处理器23会依据一电流解耦合模型以及各磁传感器22所产生的磁场测量值计算得到多芯导线6的各条芯线61d及61e的电流值。进一步地说，电流解耦合模型包含一磁场换算方程式，处理器13将各磁传感器22所测量到的磁场测量值代入磁场换算方程式以计算出多芯导线6的耦合磁场，再藉由安培定律以得到各条芯线61d及61e的电流值。详细来说，电流解耦合模型的建立方法如下所述。

如图10～图11所示，电流解耦合模型藉由磁场模拟取得磁场换算方程式及安培定律来建立。由磁场模拟结果，以多芯导线6的轴心O’为圆心，磁传感器221、222、223或224的设置位置与轴心O’之间的距离r为半径，沿圆周的耦合磁场切线分量B如图11所示为cos函数COS的分布，而多芯导线6的耦合磁场最大值Bp与多芯导线6中的各芯线61d及61e的电流Id及Ie的关系可由安培定律计算。

其中，r1指示多芯导线6的轴心O’与芯线61d或61e之间的距离，即芯线61d或61e的半径。

在以双芯导线为多芯导线6的场合，芯线61d的电流Id与芯线61e的电流Ie相差180度相角，因此电流Id及Ie与耦合磁场Bp之间具有下列关系式：

如上式所示，耦合磁场与电流成正比。

详细说明前述的磁场模拟，如图10及图12所示，当多芯导线6的芯线61d及61e的轴心连线方向D1与磁传感器211的设置位置及多芯导线6的轴心O’的连线方向D2之间具有夹角θ且通电时，磁传感器211、212、213及214分别测量到磁场测量值B4、B5、B6及B7。进一步地说，磁场测量值B4、B5、B6及B7分别指示在磁传感器211、212、213及214的设置位置的磁场切线分量，且磁场测量值B4、B5、B6及B7与夹角θ呈现sin或cos函数的关系，也就是说，磁传感器211及磁传感器213因间隔180度所设置，因此两者的磁场测量值B4及B6为相反数，而同理，磁传感器212及磁传感器214亦间隔180度所设置，因此磁场测量值B5及B7为相反数。各磁场测量值B4、B5、B6及B7如下所列：

B4＝B_p cos(θ)

B5＝B_p cos(θ+90)

B6＝B_p cos(θ+180)＝-B1

B7＝B_pcos(θ+270)＝-B2

依据上列各磁场测量值B4、B5、B6及B7及三角函数的平方关系，可建构出多芯导线6的耦合磁场B_p的磁场换算方程式：

其中

处理器23藉由上述电流解耦合模型的磁场换算方程式计算出多芯导线6的耦合磁场B_p，再利用安培定律以前述的耦合磁场与电流之间的关系式，将耦合磁场B_p换算为多芯导线6各条芯线61d及61e的电流值。如上所示，磁场换算方程式不包含多芯导线6的芯线61d及61e的轴心连线方向D1与磁传感器211的设置位置及多芯导线6的轴心O’的连线方向D2之间的夹角θ，也就是说，电流感测装置2在执行电流感测方法时，无需限制多芯导线6在载具21的置入位置及角度。如图13所示以电流感测装置2执行电流感测方法的测量结果，当在各种置入角度θ1～θ5的状态下，电流感测装置2测量同一多芯导线6所取得的多芯导线6电流值与磁场的关系曲线皆座落于同一校正线上，表示无论以何种置入角度进行测量皆可取得相同的测量结果。此外，也可藉由建立此校正线来获得耦合磁场与电流间的比例关系。

请参考图14，图14是依据本发明又一实施例所绘示的电流感测装置的应用示意图。如图14所示，电流感测装置3包含电源31、磁感测环形阵列32、处理器33及监控器34，其中处理器电性连接于电源31、磁感测环形阵列32及监控器34，且电源31电性连接于磁场感测环形阵列32。电源31用于提供电力至电流感测装置3的其它元件。磁感测环形阵列32例如为上述多个实施例中的磁传感器，用于测量目标装置7的多芯导线(例如电缆)在通电时所产生的磁场。举例来说，目标装置7可以是具有双芯导线且适用于110伏特电压的家电，也可以是具有三芯导线且适用于220伏特电压的工业设备。处理器33包含模拟数字切换控制单元331及电流解耦合单元333，其中模拟数字切换控制单元331用于切换以轮流自磁感测环形阵列32中的多个磁传感器提取其所测量到的磁场测量值；电流解耦合单元333则存储有电流解耦合模型，且可依据此电流解耦合模型及自磁感测环形阵列32所提取到的磁场测量值以计算出多芯导线中各条芯线的电流值及相位。监控器34则用于呈现处理器33的计算结果以供使用者监控目标装置7的导线的电力传递状态。

Claims

1.一种电流感测装置，适用于多芯导线，该电流感测装置包含有：

载具，具有容置通道用于容置该多芯导线；

多个磁传感器，设置于该载具且环绕该容置通道，这些磁传感器均分该容置通道的360度外周，且用于分别测量该多芯导线通电时的交变磁场以产生多组磁场测量值，其中每一这些磁场测量值对应于这些磁传感器的其中之一；以及

处理器，电性连接于这些磁传感器，存储电流解耦合模型，且用于自这些磁传感器取得这些磁场测量值，并依据该电流解耦合模型及这些磁场测量值计算得到该多芯导线的各条芯线的电流值。

2.如权利要求1所述的电流感测装置，其中该多芯导线为三芯导线，这些磁传感器的数量为三个，且该处理器在这些磁传感器的其中之一的该磁场测量值符合预设条件时，执行依据该电流解耦合模型及这些磁场测量值计算得到该多芯导线的各条芯线的该电流值。

3.如权利要求2所述的电流感测装置，其中该电流解耦合模型包含转换矩阵，该处理器将该转换矩阵的逆矩阵与这些磁场测量值组成的矩阵相乘以计算出该三芯导线的各条芯线的该电流值。

4.如权利要求2所述的电流感测装置，其中该载具包含内环部件与外环部件，该内环部件可相对转动地设置于该外环部件内并用于固定该三芯导线，这些磁传感器设置于该外环部件。

5.如权利要求4所述的电流感测装置，还包含马达及控制器，该马达连接于该载具，该控制器电性连接于该马达、这些磁传感器以及该处理器，且用于控制该马达转动以带动该载具的该内环部件与该外环部件产生相对转动，使得该三芯导线与这些磁传感器相对转动，同时取得这些磁传感器的该其中之一对应的该磁场测量值，并在判断取得的该磁场测量值符合该预设条件时控制该马达停止转动且指示该处理器执行依据该电流解耦合模型及这些磁场测量值计算得到该多芯导线的各条芯线的该电流值。

6.如权利要求5所述的电流感测装置，其中该预设条件指示这些磁传感器的该其中之一在该三芯导线通电且与这些磁传感器相对转动时所测量到的最大磁场测量值。

7.如权利要求1所述的电流感测装置，其中该多芯导线为双芯导线，且这些磁传感器的数量为四个。

8.如权利要求7所述的电流感测装置，其中该电流解耦合模型包含磁场换算方程式，该处理器依据该磁场换算方程式及这些磁场测量值计算得到该双芯导线的耦合磁场。

9.如权利要求1所述的电流感测装置，还包含导磁部件设置于该载具且连续地或间隔地环绕该容置通道，其中该导磁部件与该容置通道的距离大于或等于这些磁传感器与该容置通道的距离，且该导磁部件用于聚集该多芯导线通电时的该交变磁场的磁力线。

10.一种电流感测方法，适用于多芯导线，该电流感测方法包含有：

设置多个磁传感器环绕该多芯导线且均分该多芯导线的360度外周；

以这些磁传感器测量该多芯导线通电时的交变磁场以产生多组磁场测量值；以及

依据电流解耦合模型及这些磁场测量值计算得到该多芯导线的各条芯线的电流值；

其中每一这些磁场测量值对应于这些磁传感器的其中之一。

11.如权利要求10所述的电流感测方法，其中该多芯导线为三芯导线，这些磁传感器的数量为三个，该电流解耦合模型包含转换矩阵，依据该电流解耦合模型及这些磁场测量值计算得到该多芯导线的各条芯线的该电流值还包含将该转换矩阵的逆矩阵与这些磁场测量值组成的矩阵相乘以计算出该多芯导线的各条芯线的该电流值，且执行于这些磁传感器的其中之一的该磁场测量值符合预设条件时。

12.如权利要求11所述的电流感测方法，还包含：

控制该多芯导线与这些磁传感器相对转动，同时取得这些磁传感器的该其中之一对应的该磁场测量值；以及

在判断这些磁传感器的该其中之一对应的该磁场测量值符合该预设条件时控制该多芯导线与这些磁传感器停止相对转动。

13.如权利要求12所述的电流感测方法，其中该预设条件指示这些磁传感器的该其中之一在该三芯导线通电且与这些磁传感器相对转动时所测量到的最大磁场测量值。

14.如权利要求10所述的电流感测方法，其中该多芯导线为双芯导线，这些磁传感器的数量为四个，该电流解耦合模型包含磁场换算方程式，且依据该电流解耦合模型及这些磁场测量值计算得到该多芯导线的各条芯线的该电流值包含依据该磁场换算方程式及这些磁场测量值计算得到该双芯导线的耦合磁场。