CN112946358A - 一种温漂误差补偿单元以及测量电流的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种一种温漂误差补偿单元以及测量电流的方法。其中，所述温漂误差补偿单元包括：测量回路、信号处理单元以及补偿绕组(1)，所述测量回路由测量线圈(2)和放大电路组成，所述测量线圈(2)通过磁敏电阻芯片(3)测到测量线圈(2)内由一次电流和激励电流叠加生成的磁场，输出电压，所述放大电路放大电压，并转换成相应的数字信号；所述信号处理单元由灵敏度补偿电路和基准补偿电路组成，所述灵敏度补偿电路用于调整磁电阻芯片因温度导致的灵敏度变化，所述基准补偿电路用于调整磁电阻芯片的零点漂移；所述补偿绕组(1)缠绕在所述测量线圈(2)上。

Description

一种温漂误差补偿单元以及测量电流的方法

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种温漂误差补偿单元以及测量电流的方法。

背景技术

电流测量是电力系统最重要的基础支撑技术之一，直接关联电气设施的控制、保护、计量等系统。常用电流测量装置包括霍尔电流传感器、隧道磁电阻电流传感器等，通过测量载流导体生成的磁场来计算一次电流。然而，随着传感器的使用，磁电阻温度会产生变化，改变磁电阻灵敏度，对测量结果产生影响，为此需要在磁敏电阻电流传感器中设计温漂补偿单元，提高电流测量的准确性和稳定性。

针对上述的现有技术中存在的如何在磁敏电阻电流传感器中设计温漂补偿单元，提高电流测量的准确性和稳定性的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开的实施例提供了一种适用于磁敏电流传感器的温漂误差补偿单元，以至少解决现有技术中存在的如何在磁敏电阻电流传感器中设计温漂补偿单元，提高电流测量的准确性和稳定性的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种适用于磁敏电流传感器的温漂误差补偿单元，所述温漂误差补偿单元包括测量回路、信号处理单元以及补偿绕组1，所述测量回路由测量线圈2和放大电路组成，所述测量线圈2通过磁敏电阻芯片3测到测量线圈2内由一次电流和激励电流叠加生成的磁场，输出电压，所述放大电路放大电压，并转换成相应的数字信号；所述信号处理单元由灵敏度补偿电路和基准补偿电路组成，所述灵敏度补偿电路用于调整磁电阻芯片因温度导致的灵敏度变化，所述基准补偿电路用于调整磁电阻芯片的零点漂移；所述补偿绕组1缠绕在所述测量线圈2上。

根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种测量电流的方法，包括：测量线圈2中安装的均匀分布的磁敏电阻芯片3感应到的磁场，根据所述磁场输出测量电压，通过放大电路将所述测量电压放大并转换为测量信号，所述测量信号为数字信号；利用信号处理单元接收所述测量信号，根据灵敏度补偿电路和基准补偿电路确定一次信号；基于所述一次信号，计算反馈电流输入的补偿绕组1，所述信号处理单元由灵敏度补偿电路和基准补偿电路组成；通过测量电阻测得由补偿绕组1中流过的补偿电流，计算待测载流导体流过的电流，反馈电流在补偿绕组1中产生与待测电流磁场方向相反的磁场，使测量线圈2处于零磁通环境。

在本发明中，通过测量回路能够感应到激励电流和一次电流生成的叠加磁场，并将叠加磁场的测量信号数字化，有助于后续的信号处理；通过补偿绕组根据误差值进行反馈电流的矫正。本发明有助于磁敏电流传感器在器件温漂的情况下保持良好的工作性能。应用本发明可以研制出在电力系统、电动汽车、精密仪器、芯片制造等广泛领域需求的高精度电流传感器。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是根据本公开实施例所述的一种温漂误差补偿单元的示意图；

图2是根据本公开实施例所述的一种测量电流的方法的流程示意图；

图3是根据本公开实施例所述的信号处理单元将接收到的测量信号通过灵敏度补偿电路和基准补偿电路的流程示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

根据本实施例的第一个方面，提供了一种温漂误差补偿单元，参考图1所示，所述温漂误差补偿单元包括：测量回路、信号处理单元以及补偿绕组1，所述测量回路由测量线圈2和放大电路组成，所述测量线圈2通过磁敏电阻芯片3测到测量线圈2内由一次电流和激励电流叠加生成的磁场，输出电压，所述放大电路放大电压，并转换成相应的数字信号；所述信号处理单元由灵敏度补偿电路和基准补偿电路组成，所述灵敏度补偿电路用于调整磁电阻芯片因温度导致的灵敏度变化，所述基准补偿电路用于调整磁电阻芯片的零点漂移；所述补偿绕组1缠绕在所述测量线圈2上。

可选地，所述灵敏度补偿电路根据通过温敏电阻4的电阻值，通过磁电阻随温度的灵敏度变化曲线得到温控放大倍数，对测量信号进行倍数调整。

可选地，所述基准补偿电路由温敏电阻4的电阻值得到基准纠正电压，与所述灵敏度补偿电路放大后的原测量信号叠加，得到补偿后的一次信号。

可选地，基于所述一次信号，确定反馈电流输入补偿绕组。

可选地，所述温敏电阻4的电阻值是根据传感器特性中灵敏度受温度影响波动的实际数值进行选取的。

可选地，所述补偿绕组1接收补偿后的反馈电流，将测量线圈2内的磁场维持在零磁通状态，并输出磁敏电流传感器的相应电流。

可选地，所述温漂误差补偿单元还包括载流导体，所述载流导体用于通过待测电流，所述待测电流的方向为缠绕导体轴线的磁场方向。

根据本实施例的另外一个方面，还提供了一种测量电流的方法。参考图2所示，该方法包括：

S202:测量线圈2中安装的均匀分布的磁敏电阻芯片3感应到的磁场，根据所述磁场输出测量电压，通过放大电路将所述测量电压放大并转换为测量信号，所述测量信号为数字信号；

S204:利用信号处理单元接收所述测量信号，根据灵敏度补偿电路和基准补偿电路确定一次信号；基于所述一次信号，计算反馈电流输入的补偿绕组1，所述信号处理单元由灵敏度补偿电路和基准补偿电路组成；

S206:通过测量电阻测得由补偿绕组1中流过的补偿电流，计算待测载流导体流过的电流，反馈电流在补偿绕组1中产生与待测电流磁场方向相反的磁场，使测量线圈2处于零磁通环境。

可选地，根据灵敏度补偿电路和基准补偿电路确定一次信号；基于所述一次信号，计算反馈电流输入的补偿绕组，包括：

利用灵敏度补偿电路通过温敏电阻4的测量值以及磁电阻随温度的灵敏度变化曲线得到温控放大倍数，对测量信号进行倍数调整；

利用基准补偿电路通过该温敏电阻4的测量值得到基准纠正电压；

将所述基准纠正电压与灵敏度补偿电路放大后的原测量信号叠加，得到补偿后的一次信号。

利用温漂补偿单元的磁敏电流传感器测量电流时有如下步骤：

步骤1：参考图1所示的待测载流导体中通过一定的电流，待测电流产生方向为缠绕导体轴线的磁场；

步骤2：参考图3所示的测量线圈中安装的8块均匀分布的磁敏电阻芯片感应到磁场，输出测量电压，通过放大电路放大并转换为数字信号；

步骤3：参考图3所示的信号处理单元接收到测量信号，灵敏度补偿电路由温敏电阻的测量值，根据磁电阻随温度的灵敏度变化曲线得到温控放大倍数，对测量信号进行倍数调整。基准补偿电路由温敏电阻的测量值得到基准纠正电压，与灵敏度补偿电路放大后的原测量信号叠加，得到补偿后的一次信号。基于一次信号，可以计算出相应的反馈电流输入补偿绕组；

步骤4：如附图1所示的补偿绕组通入一定的反馈电流，反馈电流在补偿绕组中产生与待测电流磁场方向相反的磁场，使测量线圈处于零磁通环境。通过测量电阻测得由补偿绕组中流过的补偿电流，可计算出待测载流导体流过的电流。

从而，通过测量回路能够感应到激励电流和一次电流生成的叠加磁场，并将叠加磁场的测量信号数字化，有助于后续的信号处理；通过补偿绕组根据误差值进行反馈电流的矫正。本发明有助于磁敏电流传感器在器件温漂的情况下保持良好的工作性能。应用本发明可以研制出在电力系统、电动汽车、精密仪器、芯片制造等广泛领域需求的高精度电流传感器。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种温漂误差补偿单元，其特征在于，所述温漂误差补偿单元包括：测量回路、信号处理单元以及补偿绕组(1)，

所述测量回路由测量线圈(2)和放大电路组成，所述测量线圈(2)通过磁敏电阻芯片(3)测到测量线圈(2)内由一次电流和激励电流叠加生成的磁场，输出电压，所述放大电路放大电压，并转换成相应的数字信号；

所述信号处理单元由灵敏度补偿电路和基准补偿电路组成，所述灵敏度补偿电路用于调整磁电阻芯片因温度导致的灵敏度变化，所述基准补偿电路用于调整磁电阻芯片的零点漂移；

所述补偿绕组(1)缠绕在所述测量线圈(2)上。

2.根据权利要求1所述的温漂误差补偿单元，其特征在于，

所述灵敏度补偿电路根据通过温敏电阻(4)的电阻值，通过磁电阻随温度的灵敏度变化曲线得到温控放大倍数，对测量信号进行倍数调整。

3.根据权利要求2所述的温漂误差补偿单元，其特征在于，

所述基准补偿电路由温敏电阻(4)的电阻值得到基准纠正电压，与所述灵敏度补偿电路放大后的原测量信号叠加，得到补偿后的一次信号。

4.根据权利要求3所述的温漂误差补偿单元，其特征在于，

基于所述一次信号，确定反馈电流输入补偿绕组。

5.根据权利要求3或者4所述的温漂误差补偿单元，其特征在于，

所述温敏电阻(4)的电阻值是根据传感器特性中灵敏度受温度影响波动的实际数值进行选取的。

6.根据权利要求1所述的温漂误差补偿单元，其特征在于，

所述补偿绕组(1)接收补偿后的反馈电流，将测量线圈(2)内的磁场维持在零磁通状态，并输出磁敏电流传感器的相应电流。

7.根据权利要求1所述的温漂误差补偿单元，其特征在于，

所述温漂误差补偿单元还包括载流导体，所述载流导体用于通过待测电流，所述待测电流的方向为缠绕导体轴线的磁场方向。

8.一种测量电流的方法，其特征在于，包括：

测量线圈(2)中安装的均匀分布的磁敏电阻芯片(3)感应到的磁场，根据所述磁场输出测量电压，通过放大电路将所述测量电压放大并转换为测量信号，所述测量信号为数字信号；

利用信号处理单元接收所述测量信号，根据灵敏度补偿电路和基准补偿电路确定一次信号；基于所述一次信号，计算反馈电流输入的补偿绕组(1)，所述信号处理单元由灵敏度补偿电路和基准补偿电路组成；

通过测量电阻测得由补偿绕组(1)中流过的补偿电流，计算待测载流导体流过的电流，反馈电流在补偿绕组(1)中产生与待测电流磁场方向相反的磁场，使测量线圈(2)处于零磁通环境。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据灵敏度补偿电路和基准补偿电路确定一次信号；基于所述一次信号，计算反馈电流输入的补偿绕组，包括：

利用灵敏度补偿电路通过温敏电阻(4)的测量值以及磁电阻随温度的灵敏度变化曲线得到温控放大倍数，对测量信号进行倍数调整；

利用基准补偿电路通过该温敏电阻(4)的测量值得到基准纠正电压；

将所述基准纠正电压与灵敏度补偿电路放大后的原测量信号叠加，得到补偿后的一次信号。

Images