CN114487560A - 基于闭环反馈式宽量程电流测量方法、装置和电流传感器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于闭环反馈式宽量程电流测量方法、装置以及电流传感器。电流传感器包括聚磁环、单轴TMR芯片以及电流生成模块；待测导线穿过聚磁环，单轴TMR芯片设置于聚磁环的气隙并用于输出电压信号，电流生成模块用于向聚磁环的励磁线圈输出励磁电流，励磁电流在气隙产生的磁场强度的方向与待测导线的电流在气隙产生的磁场强度的方向相反，方法包括：获取电压信号；在单轴TMR芯片工作于线性区的情况下，根据电压信号得到待测导线的电流；在单轴TMR芯片工作于非线性区的情况下，增大励磁电流，以使单轴TMR芯片工作于线性区，根据电压信号、励磁电流得到待测导线的电流。本申请在高精度电流检测的基础上拓宽了电流检测范围。

Description

基于闭环反馈式宽量程电流测量方法、装置和电流传感器

技术领域

本申请涉及电力测量技术领域，特别是涉及一种基于闭环反馈式宽量程电流测量方法、装置、电流传感器和计算机存储介质。

背景技术

电流和电压是电力系统最重要的运行状态数据，如何获取电流和电压数据一直都是电力系统重要的研究课题。随着MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统）制备技术日渐成熟，基于MEMS技术的磁场传感芯片给非侵入式电流测量带来了新的手段。目前非接触电流测量技术基本都是通过测量由被测电流产生的磁场的方式来间接还原被测电流信息，按测量原理大致可以分为：电磁感应式、霍尔效应式、磁阻式、磁电式、磁通门等。众多磁场传感芯片中，TMR（Tunnel Magnetic Resistance，隧道磁电阻）芯片灵敏度高、线性范围宽，目前得到广泛应用。然而，面对电力系统非常宽的电流工作范围，TMR芯片存在着量程过小的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够扩大电流检测范围的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法、装置以及电流传感器和计算机可读存储介质。

第一方面，本发明实施例提供一种基于闭环反馈式宽量程电流测量方法，用于控制电流传感器对待测导线进行电流测量，所述电流传感器包括聚磁环、单轴TMR芯片以及电流生成模块；待测导线穿过所述聚磁环，所述单轴TMR芯片设置于所述聚磁环的气隙并用于输出反映所述气隙处磁场强度的电压信号，所述电流生成模块用于向所述聚磁环的励磁线圈输出励磁电流，所述励磁电流在所述气隙产生的磁场强度的方向与所述待测导线的电流在所述气隙产生的磁场强度的方向相反，所述基于闭环反馈式宽量程电流测量方法包括：获取所述电压信号；判断所述单轴TMR芯片是否工作于线性区；在所述单轴TMR芯片工作于线性区的情况下，根据所述电压信号得到所述待测导线的电流；在所述单轴TMR芯片工作于非线性区的情况下，增大所述励磁电流，以使所述单轴TMR芯片工作于线性区，根据所述电压信号、所述励磁电流得到所述待测导线的电流。

在其中一个实施例中，所述增大所述励磁电流，以使所述单轴TMR芯片工作于线性区，根据所述电压信号、所述励磁电流得到所述待测导线的电流的步骤包括：将所述励磁电流从零开始，每次增大预设值，以使所述单轴TMR芯片工作于线性区；所述预设值与所述单轴TMR芯片工作于线性区时能检测到的最大电流对应；根据所述最大电流和所述励磁电流的增大次数，得到抵消电流；根据所述电压信号得到所述待测导线的抵消后电流；根据所述抵消电流对所述抵消后电流进行补偿，以得到所述待测导线的电流。

在其中一个实施例中，所述根据所述电压信号得到所述待测导线的抵消后电流的步骤包括：将所述电压信号输入电流计算模型，以得到所述待测导线的抵消后电流；所述电流计算模型用于反映所述电压信号与电流之间的线性对应关系。

在其中一个实施例中，所述将所述励磁电流从零开始，每次增大预设值，直至所述单轴TMR芯片工作于线性区的步骤包括：将所述励磁电流从零开始，每次增大所述预设值，直至所述单轴TMR芯片工作于线性区或所述励磁电流的增大次数等于最大次数，并在所述励磁电流的增大次数等于所述最大次数的情况下，将所述励磁电流降低为零。

在其中一个实施例中，所述判断所述单轴TMR芯片是否工作于线性区的步骤包括：在所述电压信号大于阈值电压的情况下，判定所述单轴TMR芯片工作于非线性区，否则，判定所述单轴TMR芯片工作于线性区。

第二方面，本发明实施提供一种基于闭环反馈式宽量程电流传感器，包括：聚磁环，包括气隙和励磁线圈，所述聚磁环被待测导线穿过；单轴TMR芯片，设置于所述气隙，用于输出反映所述气隙处磁场强度的电压信号；电流生成模块，与所述励磁线圈连接，用于向所述励磁线圈输出励磁电流；所述励磁电流在所述气隙产生的磁场强度的方向与所述待测导线的电流在所述气隙产生的磁场强度的方向相反；控制模块，与所述单轴TMR芯片、所述电流生成模块连接，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法的步骤。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括电压比较单元；所述电压比较单元的输入端连接所述单轴TMR芯片，所述电压比较单元的输出端连接所述电流生成模块，所述电压比较单元用于在所述电压信号大于阈值电压的情况下向所述电流生成模块输出递增指令；所述递增指令用于指示所述电流生成模块将所述励磁电流提高预设值，所述预设值与所述单轴TMR芯片工作于线性区时能检测到的最大电流对应。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括计数单元；所述计数单元与所述电压比较单元的输出端连接，用于获取所述电压比较单元输出所述递增指令的次数。

第三方面，本发明实施提供一种基于闭环反馈式宽量程电流测量装置，用于控制电流传感器对待测导线进行电流测量，所述电流传感器包括聚磁环、单轴TMR芯片以及电流生成模块；待测导线穿过所述聚磁环，所述单轴TMR芯片设置于所述聚磁环的气隙并用于输出反映所述气隙处磁场强度的电压信号，所述电流生成模块用于向所述聚磁环的励磁线圈输出励磁电流，所述励磁电流在所述气隙产生的磁场强度的方向与所述待测导线的电流在所述气隙产生的磁场强度的方向相反，所述基于闭环反馈式宽量程电流测量装置包括：数据获取模块，用于获取所述电压信号；判断模块，用于判断所述单轴TMR芯片是否工作于线性区；第一电流计算模块，用于在所述单轴TMR芯片工作于线性区的情况下，根据所述电压信号得到所述待测导线的电流；第二电流计算模块，用于在所述单轴TMR芯片工作于非线性区的情况下，增大所述励磁电流，以使所述单轴TMR芯片工作于线性区，根据所述电压信号、所述励磁电流得到所述待测导线的电流。

第四方面，本发明实施提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的电流测量方法的步骤。

基于上述任一实施例，面对电力系统非常宽的电流工作范围，为了使单轴TMR芯片始终工作于线性区，获得比较好的检测精度，在待测导线的电流超出单轴TMR芯片的高精度检测范围的时候，增大励磁电流，使单轴TMR芯片重新工作于线性区，相当于对较大待测导线的电流进行了分段，即根据励磁电流确定对应的抵消电流和根据电压信号确定的抵消后电流，最后将分为的多段进行组合即可求得待测导线的电流。本申请中的单轴TMR芯片始终工作于线性区，有很高的检测精度，针对较大的待测导线的电流进行分段检测，在高精度的基础上拓宽了电流检测范围。

附图说明

图1为一个实施例中电流检测方法的应用场景图；

图2为一个实施例中电流检测方法的流程示意图；

图3为一个实施例中单轴TMR芯片的工作曲线图；

图4为一个实施例中得到待测导线的电流的流程示意图；

图5为另一个实施例中单轴TMR芯片的工作曲线图；

图6为一个实施例中基于闭环反馈式宽量程电流传感器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本发明实施例提供一种基于闭环反馈式宽量程电流测量方法，用于控制电流传感器对待测导线进行电流测量。请参阅图1，电流传感器包括聚磁环11、单轴TMR芯片13以及电流生成模块15。聚磁环11包括气隙和励磁线圈。待测导线穿过聚磁环11。电流生成模块用于向励磁线圈输出励磁电流，励磁电流在气隙产生的磁场强度的方向与待测导线的电流在气隙产生的磁场强度的方向相反。具体而言，在待测导线流过电流后，气隙处会产生第一方向的第一磁场强度B₁。励磁线圈在流过电流生成模块输出的励磁电流后，气隙处会产生第二方向的第二磁场强度B₂，第二磁场强度B₂的大小和励磁电流大小以及励磁线圈的匝数有关。第一方向和第二方向相反。例如，待测导线流过垂直纸面向里的电流，以在气隙产生第一磁场强度，则励磁电流由A端流向B端，以在气隙产生第二磁场强度。单轴TMR芯片设置于聚磁环11的气隙并用于输出反映气隙处磁场强度的电压信号。单轴TMR芯片在气隙处检测到的磁场强度即为第一磁场强度和第二磁场强度矢量合成后的磁场强度，单轴TMR芯片即可将该磁场强度转换为电压信号输出。请参阅图2，基于闭环反馈式宽量程电流测量方法包括步骤S202至步骤S208。

S202，获取电压信号。

S204，并判断单轴TMR芯片是否工作于线性区。

单轴TMR芯片工作于线性区时，单轴TMR芯片所检测到的磁场强度与其输出的电压信号为线性对应关系，请参阅图3。单轴TMR芯片工作于非线性区时，就难以精确地确定磁场强度与电压信号之间的对应关系。由图3可知，当对单轴TMR芯片产生作用的磁场强度较小的情况下，单轴TMR芯片工作于线性区。当对单轴TMR芯片产生作用的磁场强度较大的情况下，单轴TMR芯片工作于非线性区。

S206，在单轴TMR芯片工作于线性区的情况下，根据电压信号得到待测导线的电流。

具体而言，本实施例中单轴TMR芯片设置于气隙处，在励磁电流为零的情况下，气隙处的磁场强度仅与待测导线的电流大小有关（毕奥-萨伐尔定律），此时单轴TMR芯片若工作于线性区，磁场强度与电压信号之间线性对应关系是可以根据实验确定的，所以就可以基于磁场强度与电压信号之间线性对应关系、待测导线的电流所产生的磁场强度之间的关系，得到电压信号与待测导线的电流之间的线性对应关系。基于电压信号与待测导线的电流之间的线性对应关系，根据电压信号即可求得对应的待测导线的电流。

S208，在单轴TMR芯片工作于非线性区的情况下，增大励磁电流，以使单轴TMR芯片工作于线性区，根据电压信号、励磁电流得到待测导线的电流。

单轴TMR芯片工作于非线性区相当于待测导线的电流较大，已经超出了单轴TMR芯片精度较高的检测范围，电压信号与磁场强度之间的对应关系难以确定，也就无法准确得到待测导线的电流。而通过励磁电流产生一个与第一磁场强度相反的第二磁场强度，将第一磁场强度抵消一部分，使得单轴TMR芯片重新工作于线性区。相当于向待测导线输入与原来方向相反的抵消电流，单轴TMR芯片工作于线性区后就可以根据电压信号准确得到抵消后磁场强度对应的抵消后电流，根据励磁电流又可以确定抵消电流的大小，抵消后电流和抵消电流相加即为待测导线的电流。

基于本实施例中的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法，面对电力系统非常宽的电流工作范围，为了使单轴TMR芯片始终工作于线性区，获得比较好的检测精度，在待测导线的电流超出单轴TMR芯片的高精度检测范围的时候，增大励磁电流，使单轴TMR芯片重新工作于线性区，相当于对较大待测导线的电流进行了分段，即根据励磁电流确定对应的抵消电流和根据电压信号确定的抵消后电流，最后将分为的多段进行组合即可求得待测导线的电流。本方法中的单轴TMR芯片始终工作于线性区，有很高的检测精度，针对较大的待测导线的电流进行分段检测，在高精度的基础上拓宽了电流检测范围。

在其中一个实施例中，请参阅图4，增大励磁电流，以使单轴TMR芯片工作于线性区的步骤包括S402至步骤S408。

S402，将励磁电流从零开始，每次增大预设值，直至单轴TMR芯片工作于线性区。

预设值与单轴TMR芯片工作于线性区时能检测到的最大电流对应。最大电流即为待测导线单独对单轴TMR芯片作用时，使得单轴TMR芯片保持在线性区的边界值。若待测导线的电流大于最大电流，则单轴TMR芯片将进入非线性区，若待测导线的电流在最大电流以下，则单轴TMR芯片将保持在线性区。当励磁电流为预设值且待测导线流过最大电流时，第一磁场强度和第二磁场强度大小相同、方向相反，单轴TMR芯片可以检测到的磁场强度为零。基于此，每次增大将励磁电流增大预设值就相当于向待测导线输入与待测导线的电流方向相反的上述最大电流，经过至少一次的抵消，使得单轴TMR芯片重新工作于线性区。在有些实施例中，每次增大励磁电流后还应判断单轴TMR芯片是否工作于线性区。基于本实施例中的预设值设置方式，可以以单轴TMR芯片的检测量程为单位扩大本电流检测方法的电流检测范围。例如，请参阅图5，假设原来的单轴TMR芯片可精确检测待测导线流过0-200A的电流，而实际待测导线可能流过的电流范围为0-2000A，基于本实施例中的划分方式，相当于将0-2000A这个大范围划分为10个小范围，每次将励磁电流增大预设值，都相当于将量程提升了200A。既可以保证单轴TMR芯片的检测精确性，又提高了电流检测的范围。

S404，根据最大电流和励磁电流的增大次数，得到抵消电流。

具体而言，抵消电流可以为：

。其中，I _抵消为抵消电流，count为励磁电流的增大次数，I _max为单轴TMR芯片工作于线性区时能检测到的最大电流。

S406，根据电压信号得到待测导线的抵消后电流。

此时，电压信号可以视为是单独由待测导线流过抵消后电流作用而产生的，基于电压信号与电流之间的线性对应关系，根据电压信号即可求得抵消后电流。

S408，根据抵消电流对抵消后电流进行补偿，以得到待测导线的电流。

具体而言，待测导线的电流可以为抵消后电流与抵消电流的和。

在其中一个实施例中，判断单轴TMR芯片是否工作于线性区的步骤包括：在电压信号大于阈值电压的情况下，判定单轴TMR芯片工作于非线性区，否则，判定单轴TMR芯片工作于线性区。可以利用实验得到如图3所示的单轴TMR芯片的工作曲线，根据图3即可得到单轴TMR芯片处于线性区与非线性区的临界状态时输出的电压，并依据此电压确定阈值电压的大小。

在其中一个实施例中，根据电压信号得到待测导线的电流的步骤包括：将电压信号输入电流计算模型，以得到待测导线的电流。电流计算模型用于反映电压信号与待测导线的电流之间的线性对应关系。具体而言，根据毕奥萨伐尔定律，由于待测导线的尺寸与聚磁环11的尺寸相差较大，对于聚磁环11来说，可以将待测导线视为无限长的导线，待测导线的电流在气隙处产生的第一磁场强度为：

。其中，H ₁为第一磁场强度，I ₁为待测导线的电流，d为待测导线与气隙之间的距离。而单轴TMR芯片工作于线性区时输出的电压信号与其检测到的磁场强度的线性对应关系可表示为：

。其中，H为单轴TMR芯片检测到的磁场强度，U为单轴TMR芯片输出的电压信号的大小，a和b可以根据实验测得。单轴TMR芯片检测到的磁场强度是第一磁场强度和第二磁场强度是矢量和，而此时第二磁场强度为零，就有电压信号与待测导线的电流之间的线性对应关系：

。将电压信号的大小输入电流计算模型中的

即可求得待测导线的电流。

在其中一个实施例中，根据电压信号得到待测导线的抵消后电流的步骤包括：将电压信号输入电流计算模型，以得到待测导线的抵消后电流。电流计算模型用于反映电压信号与待测导线的电流之间的线性对应关系。具体而言，根据毕奥萨伐尔定律，由于待测导线的尺寸与聚磁环11的尺寸相差较大，对于聚磁环11来说，可以将待测导线视为无限长的导线。第一磁场强度和第二磁场强度抵消后，单轴TMR芯片检测到的磁场强度相当于由待测导线流过抵消后电流单独作用产生的，可以联立得到

。其中，I _抵消后为抵消后电流，H为单轴TMR芯片检测到的磁场强度，U为单轴TMR芯片输出的电压信号的大小，a和b可以根据实验测得。将电压信号的大小输入电流计算模型中的

即可求得抵消后电流。

在其中一个实施例中，将励磁电流从零开始，每次增大预设值，以使单轴TMR芯片工作于线性区的步骤包括：将励磁电流从零开始，每次增大预设值，以使单轴TMR芯片工作于线性区或励磁电流的增大次数等于最大次数，并在励磁电流的增大次数等于最大次数的情况下，将励磁电流降低为零。可以理解，一般待测导线流过的电流有上限值，如果励磁电流过大，而导致相当于在待测导线输入与原方向相反、大小超过该上限值的电流，从而待测导线对单轴TMR芯片作用难以被检测。因此，为增大次数设置最大次数，防止上述问题出现。最大次数可以根据待测导线流过的电流的上限值以及预设值确定。例如，待测导线流过的电流的上限值为2000A，励磁电流增大预设值相当于向待测导线输入与原方向相反的200A的电流，则最大次数可以设置为2000A/200A-1=9次。

应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

请参阅图6，本发明实施例提供一种基于闭环反馈式宽量程电流传感器，包括聚磁环11、单轴TMR芯片、电流生成模块以及控制模块17。聚磁环11包括气隙和励磁线圈，聚磁环11被待测导线穿过。单轴TMR芯片设置于气隙，用于输出反映气隙处磁场强度的电压信号。电流生成模块与励磁线圈连接，用于向励磁线圈输出励磁电流。励磁电流在气隙产生的磁场强度的方向与待测导线的电流在气隙产生的磁场强度的方向相反。控制模块与单轴TMR芯片、电流生成模块连接，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法的步骤。

在其中一个实施例中，控制模块包括电压比较单元。电压比较单元的输入端连接单轴TMR芯片，电压比较单元的输出端连接电流生成模块。电压比较单元用于在电压信号大于阈值电压的情况下向电流生成模块输出递增指令。递增指令用于指示电流生成模块将励磁电流提高预设值，预设值与单轴TMR芯片工作于线性区时能检测到的最大电流对应。具体而言，电压比较单元获取电压信号后，将电压信号与阈值电压进行比较，在电压信号大于阈值电压时，向电流生成模块输出一次递增指令。电流生成模块根据递增指令提升了励磁电流后，电压信号将变小，电压比较单元将继续比较变小后的电压信号与阈值电压之间的大小，从而确定是否要继续输出递增指令。重复上述过程，电压比较单元在电压信号小于阈值电压后将停止输出递增指令。

在其中一个实施例中，控制模块还包括计数单元。计数单元与电压比较单元的输出端连接，用于获取电压比较单元输出递增指令的次数。具体而言，计数单元每次接收一个递增指令，计数单元内存储的递增指令的次数就加1，直至增加到最大次数后，如果再接收到递增指令，计数单元内存储的递增指令的次数就重新归零。处理器就可以从计数单元中读取到励磁电流的增大次数。

在一个具体实施例中，以单轴TMR芯片工作于线性区时能检测到的最大电流为200A为例进行说明，励磁电流增大预设值相当于向待测导线输入与原方向相反的200A的电流。将基于闭环反馈式宽量程电流传感器安装在待测导线上，励磁电流和计数单元均初始化为零。电压比较单元根据电压信号与阈值电压之间的关系输出递增指令，电流生成模块每接收一个递增指令就将励磁电流增大预设值，计数单元没接收一个递增指令就将计数

更新为

。在电压信号小于阈值电压后，处理器即可读取计数单元中的值。如果

为0，则将电压信号输入电流计算模型，可直接计算出待测导线的电流。如果

不为0，则将电压信号输入电流计算模型计算得到抵消后电流，根据

计算得到待测导线的电流。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法的基于闭环反馈式宽量程电流测量装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个基于闭环反馈式宽量程电流测量装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于电压测量方法的限定，在此不再赘述。

本发明实施例提供一种基于闭环反馈式宽量程电流测量装置，用于控制电流传感器对待测导线进行电流测量，电流传感器包括聚磁环11、单轴TMR芯片以及电流生成模块。待测导线穿过聚磁环11，单轴TMR芯片设置于聚磁环11的气隙并用于输出反映气隙处磁场强度的电压信号，电流生成模块用于向聚磁环11的励磁线圈输出励磁电流，励磁电流在气隙产生的磁场强度的方向与待测导线的电流在气隙产生的磁场强度的方向相反。基于闭环反馈式宽量程电流测量装置包括：数据获取模块，用于获取电压信号；判断模块，用于判断单轴TMR芯片是否工作于线性区；第一电流计算模块，用于在单轴TMR芯片工作于线性区的情况下，根据电压信号得到待测导线的电流；第二电流计算模块，用于在单轴TMR芯片工作于非线性区的情况下，增大励磁电流，以使单轴TMR芯片工作于线性区，根据电压信号、励磁电流得到待测导线的电流。

上述基于闭环反馈式宽量程电流测量装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的电流测量方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于闭环反馈式宽量程电流测量方法，其特征在于，用于控制电流传感器对待测导线进行电流测量，所述基于闭环反馈式宽量程电流传感器包括聚磁环、单轴TMR芯片以及电流生成模块；待测导线穿过所述聚磁环，所述单轴TMR芯片设置于所述聚磁环的气隙并用于输出反映所述气隙处磁场强度的电压信号，所述电流生成模块用于向所述聚磁环的励磁线圈输出励磁电流，所述励磁电流在所述气隙产生的磁场强度的方向与所述待测导线的电流在所述气隙产生的磁场强度的方向相反，所述基于闭环反馈式宽量程电流测量方法包括：

获取所述电压信号；

判断所述单轴TMR芯片是否工作于线性区；

在所述单轴TMR芯片工作于线性区的情况下，根据所述电压信号得到所述待测导线的电流；

在所述单轴TMR芯片工作于非线性区的情况下，增大所述励磁电流，以使所述单轴TMR芯片工作于线性区，根据所述电压信号、所述励磁电流得到所述待测导线的电流。

2.根据权利要求1所述的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法，其特征在于，所述增大所述励磁电流，以使所述单轴TMR芯片工作于线性区，根据所述电压信号、所述励磁电流得到所述待测导线的电流的步骤包括：

将所述励磁电流从零开始，每次增大预设值，直至所述单轴TMR芯片工作于线性区；所述预设值与所述单轴TMR芯片工作于线性区时能检测到的最大电流对应；

根据所述最大电流和所述励磁电流的增大次数，得到抵消电流；

根据所述电压信号得到所述待测导线的抵消后电流；

根据所述抵消电流对所述抵消后电流进行补偿，以得到所述待测导线的电流。

3.根据权利要求2所述的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法，其特征在于，所述根据所述电压信号得到所述待测导线的抵消后电流的步骤包括：

将所述电压信号输入电流计算模型，以得到所述待测导线的抵消后电流；所述电流计算模型用于反映所述电压信号与电流之间的线性对应关系。

4.根据权利要求2所述的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法，其特征在于，所述将所述励磁电流从零开始，每次增大预设值，直至所述单轴TMR芯片工作于线性区的步骤包括：

将所述励磁电流从零开始，每次增大所述预设值，直至所述单轴TMR芯片工作于线性区或所述励磁电流的增大次数等于最大次数，并在所述励磁电流的增大次数等于所述最大次数的情况下，将所述励磁电流降低为零。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法，其特征在于，所述判断所述单轴TMR芯片是否工作于线性区的步骤包括：

在所述电压信号大于阈值电压的情况下，判定所述单轴TMR芯片工作于非线性区，否则，判定所述单轴TMR芯片工作于线性区。

6.一种基于闭环反馈式宽量程电流传感器，其特征在于，包括：

聚磁环，包括气隙和励磁线圈，所述聚磁环被待测导线穿过；

单轴TMR芯片，设置于所述气隙，用于输出反映所述气隙处磁场强度的电压信号；

电流生成模块，与所述励磁线圈连接，用于向所述励磁线圈输出励磁电流；所述励磁电流在所述气隙产生的磁场强度的方向与所述待测导线的电流在所述气隙产生的磁场强度的方向相反；

控制模块，与所述单轴TMR芯片、所述电流生成模块连接，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的基于闭环反馈式宽量程电流测量方法的步骤。

7.根据权利要求6所述的基于闭环反馈式宽量程电流传感器，其特征在于，所述控制模块包括电压比较单元；

所述电压比较单元的输入端连接所述单轴TMR芯片，所述电压比较单元的输出端连接所述电流生成模块，所述电压比较单元用于在所述电压信号大于阈值电压的情况下向所述电流生成模块输出递增指令；所述递增指令用于指示所述电流生成模块将所述励磁电流提高预设值，所述预设值与所述单轴TMR芯片工作于线性区时能检测到的最大电流对应。

8.根据权利要求7所述的基于闭环反馈式宽量程电流传感器，其特征在于，所述控制模块还包括计数单元；

所述计数单元与所述电压比较单元的输出端连接，用于获取所述电压比较单元输出所述递增指令的次数。

9.一种基于闭环反馈式宽量程电流测量装置，其特征在于，用于控制电流传感器对待测导线进行电流测量，所述电流传感器包括聚磁环、单轴TMR芯片以及电流生成模块；待测导线穿过所述聚磁环，所述单轴TMR芯片设置于所述聚磁环的气隙并用于输出反映所述气隙处磁场强度的电压信号，所述电流生成模块用于向所述聚磁环的励磁线圈输出励磁电流，所述励磁电流在所述气隙产生的磁场强度的方向与所述待测导线的电流在所述气隙产生的磁场强度的方向相反，所述基于闭环反馈式宽量程电流测量装置包括：

数据获取模块，用于获取所述电压信号；

判断模块，用于判断所述单轴TMR芯片是否工作于线性区；

第一电流计算模块，用于在所述单轴TMR芯片工作于线性区的情况下，根据所述电压信号得到所述待测导线的电流；

第二电流计算模块，用于在所述单轴TMR芯片工作于非线性区的情况下，增大所述励磁电流，以使所述单轴TMR芯片工作于线性区，根据所述电压信号、所述励磁电流得到所述待测导线的电流。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的电流测量方法的步骤。

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