CN110244104A - 一种交流电流测量电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交流电流测量电路，它包括：电流互感电路，其特征在于：所述电流互感电路与补偿电路连接；补偿电路与取样电路连接；本发明采用的电子元件少，成本低，精度高；解决了传统大电流测量电路测量精度低的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于电流测量技术，尤其涉及一种交流电流测量电路。
背景技术
在供电系统中需要实时监控交流供电母线上的电流大小，而交流供电母线上的电流为交流电，且其电流非常大，测量困难。
传统的电流测量电路均由取样电阻采集线路上的电流，这样的放大在大电流情况下存在电阻容易发热和电阻功率必须选取很大的缺点，且由于电阻的自身的发热，其阻值会随着温度的上升而变化，稳定性极差。而如果采用传统的电流互感器电路取样，在测量时会存在比差和角差的问题，影响测量精度，导致测量精度降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种交流电流测量电路，以解决现有技术采用传统的电流互感器电路取样，在测量时会存在比差和角差的问题，影响测量精度，导致测量精度降低等技术问题。
本发明的技术方案是：
一种交流电流测量电路，它包括：电流互感电路，所述电流互感电路与补偿电路连接；补偿电路与取样电路连接。
所述电流互感电路包括电流互感器CT10A，电流互感器CT10A的原边线圈的两端分别为1脚和2脚，电流互感器CT10A的第一副边线圈的两端分别为3脚和4脚，电流互感器CT10A的第二副边线圈的两端分别为5脚和6脚，电流互感器CT10A的1脚和2脚串联在交流电母线的供电回路中。
补偿电路包括电阻R2、三极管Q1、放大器U1A、电阻R1、电容C1、二极管D1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C2、电阻R5和三极管Q2，电流互感器CT10A的4脚通过电阻R1连接放大器U1A的负输入端，电流互感器CT10A的3脚通过电容C1连接放大器U1A的正输入端，二极管D1的负极连接放大器U1A的负输入端、正极连接放大器U1A的正输入端，放大器U1A的负输入端还通过电容C2连接电流互感器CT10A的5脚，放大器U1A的输出端通过电阻R3连接三极管Q1的基极，三极管Q1的基极还通过电阻R2连接正电源，三极管Q1的集电极连接正电源，三极管Q1的发射极通过串联连接的电阻R4和电阻R5连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极连接放大器U1A的输出端，三极管Q2的集电极连接负电源，电阻R6与电阻R4并联，电阻R4和电阻R5的连接节点还连接电流互感器CT10A的5脚。
取样电路包括取样电路输出端CTOUT、放大器U1B、三极管Q3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电容C3、电阻R10和三极管Q4，放大器U1B的负输入端连接电流互感器CT10A的6脚，放大器U1B的正输入端连接地线，放大器U1B的负输入端通过电容C3连接取样电路输出端CTOUT，放大器U1B的输出端通过电阻R8连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接所述正电源，三极管Q3的基极还通过电阻R7连接所述正电源，三极管Q3的发射极通过电阻R9连接取样电路输出端CTOUT，电阻R11余电阻R9并联连接，放大器U1B的输出端还与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接取样电路输出端CTOUT，三极管Q4的集电极连接所述负电源。
交流电母线上的电流为10A。
所述正电源由外部正12V直流电源提供，所述负电源由外部负12V直流电源提供，所述外部正12V直流电源和外部负12V直流电源共用所述地线。
所述取样电路输出端CTOUT输出最终取样电压。
本发明有益效果：
本发明适用于精确测量0-10A交流电流的电流，弥补了由于互感器取样存在的比差和角差的影响，杜绝了在大电流情况下，电阻由于受到温度带来的影响，精度和稳定性不会太高的问题，本发明采用的电子元件少，成本低，精度高；解决了传统大电流测量电路测量精度低的技术问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明电流互感电路结构示意图；
图3为本发明补偿电路结构示意图；
图4为本发明取样电路结构示意图。
具体实施方式
如图1-4所示：本发明包括电流互感电路、补偿电路和取样电路；所述电流互感电路与补偿电路连接；补偿电路与取样电路连接；取样电路输出取样电流。
电路互感电路包括电流互感器CT10A，电流互感器CT10A的原边线圈的两端分别为1脚和2脚，电流互感器CT10A的第一副边线圈的两端分别为3脚和4脚，电流互感器CT10A的第二副边线圈的两端分别为5脚和6脚，电流互感器CT10A的1脚和2脚串联在交流电母线的供电回路中；
本实施例采用的电流互感器CT10A的铁芯采用薄膜合金材料，其原边线圈匝数为2匝，第一副边线圈的匝数为200匝，第二副边线圈的匝数为1000匝。第一副边线圈为补偿绕组，第二副边线圈为取样绕组。
补偿电路包括电阻R2、三极管Q1、放大器U1A、电阻R1、电容C1、二极管D1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C2、电阻R5和三极管Q2，电流互感器CT10A的4脚通过电阻R1连接放大器U1A的负输入端，电流互感器CT10A的3脚通过电容C1连接放大器U1A的正输入端，二极管D1的负极连接放大器U1A的负输入端、正极连接放大器U1A的正输入端，放大器U1A的负输入端还通过电容C2连接电流互感器CT10A的5脚，放大器U1A的输出端通过电阻R3连接三极管Q1的基极，三极管Q1的基极还通过电阻R2连接正电源，三极管Q1的集电极连接正电源，三极管Q1的发射极通过串联连接的电阻R4和电阻R5连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极连接放大器U1A的输出端，三极管Q2的集电极连接负电源，电阻R6与电阻R4并联，电阻R4和电阻R5的连接节点还连接电流互感器CT10A的5脚。
通过补偿电路避免了互感器取样存在的比差和角差的影响，提高了测量精度。
电流互感器CT10A的原边注入电流产生磁通，在第一副边线圈的两端，即CTA+和CTA-产生感应电势，施加到放大器U1A的负向输入端和正向输入端，放大器U1A的输出端连接一个电阻R3，电阻R3两端连接到两只驱动三极管Q1和Q2的基极，三极管Q1的集电极连接正电源，三极管Q2集电极连接负电源，两只三极管Q1和Q2的发射极各自接入一个限流电阻，即电阻R4和电阻R5，连接处跨接一个电阻R6到放大器U1A负向输入端，该电阻R6与R1的比值为该放大器U1A的放大倍数，方向相反。补偿电路用于给取样电路提供一个外注的补偿电流，以此消除互感器取样时存在的比差和角差的影响。
取样电路包括取样电路输出端CTOUT、放大器U1B、三极管Q3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电容C3、电阻R10和三极管Q4，放大器U1B的负输入端连接电流互感器CT10A的6脚，放大器U1B的正输入端连接地线，放大器U1B的负输入端通过电容C3连接取样电路输出端CTOUT，放大器U1B的输出端通过电阻R8连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接所述正电源，三极管Q3的基极还通过电阻R7连接所述正电源，三极管Q3的发射极通过电阻R9连接取样电路输出端CTOUT，电阻R11余电阻R9并联连接，放大器U1B的输出端还与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接取样电路输出端CTOUT，三极管Q4的集电极连接所述负电源。
电流互感器的第二副边线圈的两端为CTB+和CTB-,其中CTB+连接补偿电路输出，即电阻R4和电阻R5的连接节点，CTB-接入放大器U1B的负向输入端。三极管Q3和三极管Q4两只三极管是给取样信号提供驱动电流，电阻R7是偏置电阻，电阻R9和电阻R10是限流电阻，电阻R11为精度电阻，取样电路输出端CTOUT最终输出的最高电压为：I*R11=20mA*130Ω=2.6V，其中I为采用电流的大小，其最高为20mA，R11的阻值为130欧姆。
优选的，所述交流电母线上的电流为10A。
优选的，放大器U1A和放大器U1B的型号均为OP2177，三极管Q1和三极管Q3的型号为2N5551，三极管Q2和三极管Q4的型号为2N5401。
优选的，所述正电源由外部正12V直流电源提供，所述负电源由外部负12V直流电源提供，所述外部正12V直流电源和外部负12V直流电源共用所述地线。
优选的，所述取样电路输出端CTOUT输出最终取样电压。
本发明所述的一种交流电流测量的电路，解决了传统大电流测量电路测量精度低的技术问题，本发明适用于精确测量0-10A交流电流的电流，弥补了由于互感器取样存在的比差和角差的影响，杜绝了在大电流情况下，电阻由于受到温度带来的影响，精度和稳定性不会太高的问题，本发明采用的电子元件少，成本低，精度高。
Claims (7)
1.一种交流电流测量电路，它包括：电流互感电路，其特征在于：所述电流互感电路与补偿电路连接；补偿电路与取样电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种交流电流测量电路，其特征在于：所述电流互感电路包括电流互感器CT10A，电流互感器CT10A的原边线圈的两端分别为1脚和2脚，电流互感器CT10A的第一副边线圈的两端分别为3脚和4脚，电流互感器CT10A的第二副边线圈的两端分别为5脚和6脚，电流互感器CT10A的1脚和2脚串联在交流电母线的供电回路中。
3.根据权利要求1所述的一种交流电流测量电路，其特征在于：补偿电路包括电阻R2、三极管Q1、放大器U1A、电阻R1、电容C1、二极管D1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C2、电阻R5和三极管Q2，电流互感器CT10A的4脚通过电阻R1连接放大器U1A的负输入端，电流互感器CT10A的3脚通过电容C1连接放大器U1A的正输入端，二极管D1的负极连接放大器U1A的负输入端、正极连接放大器U1A的正输入端，放大器U1A的负输入端还通过电容C2连接电流互感器CT10A的5脚，放大器U1A的输出端通过电阻R3连接三极管Q1的基极，三极管Q1的基极还通过电阻R2连接正电源，三极管Q1的集电极连接正电源，三极管Q1的发射极通过串联连接的电阻R4和电阻R5连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极连接放大器U1A的输出端，三极管Q2的集电极连接负电源，电阻R6与电阻R4并联，电阻R4和电阻R5的连接节点还连接电流互感器CT10A的5脚。
4.根据权利要求1所述的一种交流电流测量电路，其特征在于：取样电路包括取样电路输出端CTOUT、放大器U1B、三极管Q3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电容C3、电阻R10和三极管Q4，放大器U1B的负输入端连接电流互感器CT10A的6脚，放大器U1B的正输入端连接地线，放大器U1B的负输入端通过电容C3连接取样电路输出端CTOUT，放大器U1B的输出端通过电阻R8连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接所述正电源，三极管Q3的基极还通过电阻R7连接所述正电源，三极管Q3的发射极通过电阻R9连接取样电路输出端CTOUT，电阻R11余电阻R9并联连接，放大器U1B的输出端还与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极通过电阻R10连接取样电路输出端CTOUT，三极管Q4的集电极连接所述负电源。
5.根据权利要求2所述的一种交流电流测量电路，其特征在于：交流电母线上的电流为10A。
6.根据权利要求3所述的一种交流电流测量电路，其特征在于：所述正电源由外部正12V直流电源提供，所述负电源由外部负12V直流电源提供，所述外部正12V直流电源和外部负12V直流电源共用所述地线。
7.根据权利要求4所述的一种交流电流测量电路，其特征在于：所述取样电路输出端CTOUT输出最终取样电压。
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