CN215218948U - 一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，包括检测电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路、处理模块、第一直流功率放大电路以及第二直流功率放大电路；所述检测电路包括圆环铁芯、第一线圈绕组、第二线圈绕组、第三线圈绕组、第四线圈绕组、第一互感器电路、第二互感器电路以及电阻R0；所述第一互感器电路包括第一运算放大电路U1、电阻R1、电阻R2以及电阻RS1；第二互感器电路包括第二运算放大电路U2、电阻R3、电阻R4以及电阻RS2。本申请测量直流线路只需将待测线路放入所述圆环铁芯中即可，不用将待测线路断开，具有安装方便的优点，能够提高工作效率和安全性。且本申请具有铁芯不易饱和，测量精度高的优点。

Description

一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，具体而言，涉及一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器。

背景技术

随着直流输电、高速铁路等技术的发展，直流电流检测技术受到广泛的关注，但传统的用于交流电流检测的电磁式互感器无法检测直流电流；而能够用于直流电流检测一般方法存在各自的缺陷而无法让使用者得到最为简单方便的测量方法和更为精确的测量数据。现有技术常用的测量方法有:1.直接测量法，该方法原理简单，但是测量电流时需要断开被测量的电路，对于需要经常检测和电流数值较高的电路存在测量不方便和不安全的因素，且精度不是很高；2.电流—电压转换法，为了减小测量误差，要求放大电路应具有极高的输入阻抗和极低的输出阻抗，一般采用电压串联负反馈放大电路；3.电流—频率转换法，该方法同样存在精度差安全性差的缺陷；4.电流—磁场转换法，该方法的相关仪器易受温度等因素影响，检测精度不高；同时还有用于直流大电流检测的比较仪使用固定磁芯，存在安装不便、调试繁琐等问题。针对上述传统方案存在的缺点，设计一种可用于直流电流检测的具有高精度的开口式双通道磁调制电流测量器成为当前需要解决的技术问题。

实用新型内容

基于此，为了解决安装不便、调试繁琐以及精度不高的问题，本实用新型提供了一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其具体技术方案如下：

一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，包括检测电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路、处理模块、第一直流功率放大电路以及第二直流功率放大电路；

所述检测电路包括圆环铁芯、第一线圈绕组、第二线圈绕组、第三线圈绕组、第四线圈绕组、第一互感器电路、第二互感器电路以及电阻R0；所述第一互感器电路包括第一运算放大电路U1、电阻R1、电阻R2以及电阻RS1；第二互感器电路包括第二运算放大电路U2、电阻R3、电阻R4以及电阻RS2；

所述第一线圈绕组以及所述第二线圈绕组对称地绕设于所述圆环铁芯上，所述第三线圈绕组以及所述第四线圈绕组对称地绕设于所述圆环铁芯上，所述第一线圈绕组以及所述第三线圈绕组相适配，所述第二线圈绕组以及所述第四线圈绕组相适配，所述第一线圈绕组的一端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述第一线圈绕组的另一端与所述第一运算放大电路U1的输出端电连接，所述电阻RS1的一端与所述第一功率放大电路的同相输入端电连接，所述电阻RS1的另一端接地，所述电阻R2的一端与所述第一功率放大电路的反相输入端电连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1的一端与所述第一功率放大电路的反相输入端电连接，所述电阻R1的另一端与所述第一功率放大电路的输出端电连接；

所述第一运算放大电路U1的同相输入端与所述第一功率放大电路的输入端电连接，所述第一功率放大电路的输出端与所述处理模块电连接，所述处理模块与所述第一直流功率放大电路的输入端电连接，所述第一直流功率放大电路的输出端与所述第三线圈绕组的一端电连接；

所述第二线圈绕组的一端与所述第二运算放大电路U2的同相输入端电连接，所述第二线圈绕组的另一端与所述第二运算放大电路U2的输出端电连接，所述电阻RS2的一端与所述第二功率放大电路的同相输入端电连接，所述电阻RS2的另一端接地，所述电阻R4的一端与所述第二功率放大电路的反相输入端电连接，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R3的一端与所述第二功率放大电路的反相输入端电连接，所述电阻R3的另一端与所述第二功率放大电路的输出端电连接；

所述第二运算放大电路U2的同相输入端与所述第二功率放大电路的输入端连接，所述第二功率放大电路的输出端与所述处理模块电连接，所述处理模块与所述第二直流功率放大电路的输入端电连接，所述第二直流功率放大电路的输出端与所述第四线圈绕组的一端电连接；

所述第三线圈绕组的另一端与所述第四线圈绕组的另一端与所述电阻R0的一端电连接，所述R0的另一端接地。

上述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，在测量直流线路时只需将待测线路放入所述圆环铁芯中即可，不用将待测线路断开，具有安装方便的优点，能够提高工作效率和安全性。且本申请具有铁芯不易饱和，测量精度高的优点。

进一步地，所述圆环铁芯包括对称设置的第一半圆环铁芯以及第二半圆环铁芯。

进一步地，所述第一线圈绕组以及所述第三线圈绕组均绕设于所述第一半圆环铁芯上，所述第二线圈绕组以及所述第四线圈绕组均绕设于所述第二半圆环铁芯上。

进一步地，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第一电压跟随电路，所述第一电压跟随电路的输入端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述第一电压跟随电路的输出端与所述第一功率放大电路的输入端电连接。

进一步地，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路的输入端与所述第一电压跟随电路的输出端电连接，所述第一滤波电路的输出端与所述第一功率放大电路的输入端电连接。

进一步地，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第二电压跟随电路，所述第二电压跟随电路的输入端与所述第二运算放大电路U2的同相输入端电连接，所述第二电压跟随电路的输出端与所述第二功率放大电路的输入端电连接。

进一步地，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路的输入端与所述第二电压跟随电路的输出端电连接，所述第二滤波电路的输出端与所述第二功率放大电路的输入端电连接。

进一步地，所述第一功率放大电路包括第三运算放大电路U3、第四运算放大电路U4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9以及电阻RL，所述电阻R5的一端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述电阻R5的另一端与所述第三运算放大电路U3的同相输入端电连接，所述电阻R6的一端与所述第三运算放大电路U3的同相输入端电连接，所述电阻R6的另一端分别与所述第四运算放大电路U4的输出端以及反相输入端电连接，所述第三运算放大电路U3的反相输入端分别与所述电阻R9的一端以及所述电阻R8的一端电连接，所述电阻R9的另一端分别与所述第三运算放大电路U3的输出端以及所述电阻R7的一端电连接，所述电阻R7的另一端分别与所述第四运算放大电路U4的同相输入端以及所述电阻RL的一端电连接，所述电阻R8的另一端与所述电阻RL的另一端接地，所述处理模块的输入端与所述第四运算放大电路U4的同相输入端电连接。

进一步地，所述第二功率放大电路与所述第一功率放大电路的结构相同。

进一步地，待测线路穿过所述圆环铁芯的中心。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本实用新型。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本实用新型实施例之一中一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例之一中一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器的第一功率放大电路的结构示意图。

附图标记说明：

1、圆环铁心；2、第一互感器电路；3、第二互感器电路；4、第一电压跟随电路；5、第一滤波电路；6、第一功率放大电路；7、第二电压跟随电路；8、第二滤波电路；9、第二功率放大电路；10、处理模块；11、第一直流功率放大电路；12、第二直流功率放大电路。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1-2所示，本实用新型一实施例中的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，包括检测电路、第一功率放大电路6、第二功率放大电路9、处理模块10、第一直流功率放大电路11以及第二直流功率放大电路12；

所述检测电路包括圆环铁芯、第一线圈绕组、第二线圈绕组、第三线圈绕组、第四线圈绕组、第一互感器电路2、第二互感器电路3以及电阻R0；所述第一互感器电路2包括第一运算放大电路U1、电阻R1、电阻R2以及电阻RS1；第二互感器电路3包括第二运算放大电路U2、电阻R3、电阻R4以及电阻RS2；

所述第一线圈绕组以及所述第二线圈绕组对称地绕设于所述圆环铁芯上，所述第三线圈绕组以及所述第四线圈绕组对称地绕设于所述圆环铁芯上，所述第一线圈绕组以及所述第三线圈绕组相适配，所述第二线圈绕组以及所述第四线圈绕组相适配，所述第一线圈绕组的一端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述第一线圈绕组的另一端与所述第一运算放大电路U1的输出端电连接，所述电阻RS1的一端与所述第一功率放大电路6的同相输入端电连接，所述电阻RS1的另一端接地，所述电阻R2的一端与所述第一功率放大电路6的反相输入端电连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1的一端与所述第一功率放大电路6的反相输入端电连接，所述电阻R1的另一端与所述第一功率放大电路6的输出端电连接；

所述第一运算放大电路U1的同相输入端与所述第一功率放大电路6的输入端电连接，所述第一功率放大电路6的输出端与所述处理模块10电连接，所述处理模块10与所述第一直流功率放大电路11的输入端电连接，所述第一直流功率放大电路11的输出端与所述第三线圈绕组的一端电连接；

所述第二线圈绕组的一端与所述第二运算放大电路U2的同相输入端电连接，所述第二线圈绕组的另一端与所述第二运算放大电路U2的输出端电连接，所述电阻RS2的一端与所述第二功率放大电路9的同相输入端电连接，所述电阻RS2的另一端接地，所述电阻R4的一端与所述第二功率放大电路9的反相输入端电连接，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R3的一端与所述第二功率放大电路9的反相输入端电连接，所述电阻R3的另一端与所述第二功率放大电路9的输出端电连接；

所述第二运算放大电路U2的同相输入端与所述第二功率放大电路9的输入端连接，所述第二功率放大电路9的输出端与所述处理模块10电连接，所述处理模块10与所述第二直流功率放大电路12的输入端电连接，所述第二直流功率放大电路12的输出端与所述第四线圈绕组的一端电连接；

所述第三线圈绕组的另一端与所述第四线圈绕组的另一端与所述电阻R0的一端电连接，所述R0的另一端接地。

上述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，在测量直流线路时只需将待测线路放入所述圆环铁芯中即可，不用将待测线路断开，具有安装方便的优点，能够提高工作效率和安全性。且本申请具有铁芯不易饱和，测量精度高的优点。

在其中一个实施例中，所述圆环铁芯包括对称设置的第一半圆环铁芯以及第二半圆环铁芯。

在其中一个实施例中，所述第一线圈绕组以及所述第三线圈绕组均绕设于所述第一半圆环铁芯上，所述第二线圈绕组以及所述第四线圈绕组均绕设于所述第二半圆环铁芯上。具体的，所述第一线圈绕组以及所述第二线圈绕组为直流检测绕组，所述第二线圈绕组以及所述第四线圈绕组为直流补偿绕组。

在其中一个实施例中，所述控制模块为单片机。所属技术人员可以通过型号查找直接在市场上进行采购，在需要了解该型号设备时可直接翻看查找技术说明书进行了解，因此该设备不进行赘述。

在其中一个实施例中，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第一电压跟随电路4，所述第一电压跟随电路4的输入端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述第一电压跟随电路4的输出端与所述第一功率放大电路6的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第一滤波电路5，所述第一滤波电路5的输入端与所述第一电压跟随电路4的输出端电连接，所述第一滤波电路5的输出端与所述第一功率放大电路6的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第二电压跟随电路7，所述第二电压跟随电路7的输入端与所述第二运算放大电路U2的同相输入端电连接，所述第二电压跟随电路7的输出端与所述第二功率放大电路9的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第二滤波电路8，所述第二滤波电路8的输入端与所述第二电压跟随电路7的输出端电连接，所述第二滤波电路8的输出端与所述第二功率放大电路9的输入端电连接。

上述的各电压跟随电路以及滤波电路为现有技术常用手段或可以通过现有技术实现获得，在此不再赘述。

在其中一个实施例中，所述第一功率放大电路6包括第三运算放大电路U3、第四运算放大电路U4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9以及电阻RL，所述电阻R5的一端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述电阻R5的另一端与所述第三运算放大电路U3的同相输入端电连接，所述电阻R6的一端与所述第三运算放大电路U3的同相输入端电连接，所述电阻R6的另一端分别与所述第四运算放大电路U4的输出端以及反相输入端电连接，所述第三运算放大电路U3的反相输入端分别与所述电阻R9的一端以及所述电阻R8的一端电连接，所述电阻R9的另一端分别与所述第三运算放大电路U3的输出端以及所述电阻R7的一端电连接，所述电阻R7的另一端分别与所述第四运算放大电路U4的同相输入端以及所述电阻RL的一端电连接，所述电阻R8的另一端与所述电阻RL的另一端接地，所述处理模块10的输入端与所述第四运算放大电路U4的同相输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述第二功率放大电路9与所述第一功率放大电路6的结构相同。

在其中一个实施例中，待测线路穿过所述圆环铁芯的中心。

工作原理：进行直流电流测量时，无需断开主线路，只需将所述圆环铁芯打开，将待测线路穿过所述圆环铁芯后再固定即可，当待测直流电流Idc不为零时，所述圆环铁芯内部存在一定量磁通；本申请采用磁调制的方法检测各互感器电路的二次侧电流，依次经过各滤波电路滤波、各功率放大电路放大后输入处理模块10处理，处理模块10根据处理结果控制各直流功率放大电路输出电流到每个半圆环铁心1上绕有的直流补偿绕组从而产生与待测线路在所述圆环铁心1中形成的磁通量反向的磁通抵消铁芯内磁通，此时各直流功率放大电路输出为与一次侧被测直流电流大小相等、方向相反的直流，以保持所述圆环铁芯内磁通为零，测量器根据各直流功率放大电路输出电流计算待测线路中的电流。

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

Claims (10)

1.一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，包括检测电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路、处理模块、第一直流功率放大电路以及第二直流功率放大电路；

所述检测电路包括圆环铁芯、第一线圈绕组、第二线圈绕组、第三线圈绕组、第四线圈绕组、第一互感器电路、第二互感器电路以及电阻R0；所述第一互感器电路包括第一运算放大电路U1、电阻R1、电阻R2以及电阻RS1；第二互感器电路包括第二运算放大电路U2、电阻R3、电阻R4以及电阻RS2；

所述第一线圈绕组以及所述第二线圈绕组对称地绕设于所述圆环铁芯上，所述第三线圈绕组以及所述第四线圈绕组对称地绕设于所述圆环铁芯上，所述第一线圈绕组以及所述第三线圈绕组相适配，所述第二线圈绕组以及所述第四线圈绕组相适配，所述第一线圈绕组的一端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述第一线圈绕组的另一端与所述第一运算放大电路U1的输出端电连接，所述电阻RS1的一端与所述第一功率放大电路的同相输入端电连接，所述电阻RS1的另一端接地，所述电阻R2的一端与所述第一功率放大电路的反相输入端电连接，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1的一端与所述第一功率放大电路的反相输入端电连接，所述电阻R1的另一端与所述第一功率放大电路的输出端电连接；

所述第一运算放大电路U1的同相输入端与所述第一功率放大电路的输入端电连接，所述第一功率放大电路的输出端与所述处理模块电连接，所述处理模块与所述第一直流功率放大电路的输入端电连接，所述第一直流功率放大电路的输出端与所述第三线圈绕组的一端电连接；

所述第二线圈绕组的一端与所述第二运算放大电路U2的同相输入端电连接，所述第二线圈绕组的另一端与所述第二运算放大电路U2的输出端电连接，所述电阻RS2的一端与所述第二功率放大电路的同相输入端电连接，所述电阻RS2的另一端接地，所述电阻R4的一端与所述第二功率放大电路的反相输入端电连接，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R3的一端与所述第二功率放大电路的反相输入端电连接，所述电阻R3的另一端与所述第二功率放大电路的输出端电连接；

所述第二运算放大电路U2的同相输入端与所述第二功率放大电路的输入端连接，所述第二功率放大电路的输出端与所述处理模块电连接，所述处理模块与所述第二直流功率放大电路的输入端电连接，所述第二直流功率放大电路的输出端与所述第四线圈绕组的一端电连接；

所述第三线圈绕组的另一端与所述第四线圈绕组的另一端与所述电阻R0的一端电连接，所述R0的另一端接地。

2.如权利要求1所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，所述圆环铁芯包括对称设置的第一半圆环铁芯以及第二半圆环铁芯。

3.如权利要求2所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，所述第一线圈绕组以及所述第三线圈绕组均绕设于所述第一半圆环铁芯上，所述第二线圈绕组以及所述第四线圈绕组均绕设于所述第二半圆环铁芯上。

4.如权利要求1所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第一电压跟随电路，所述第一电压跟随电路的输入端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述第一电压跟随电路的输出端与所述第一功率放大电路的输入端电连接。

5.如权利要求4所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路的输入端与所述第一电压跟随电路的输出端电连接，所述第一滤波电路的输出端与所述第一功率放大电路的输入端电连接。

6.如权利要求1所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第二电压跟随电路，所述第二电压跟随电路的输入端与所述第二运算放大电路U2的同相输入端电连接，所述第二电压跟随电路的输出端与所述第二功率放大电路的输入端电连接。

7.如权利要求6所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，所述开口式双通道磁调制电流测量器还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路的输入端与所述第二电压跟随电路的输出端电连接，所述第二滤波电路的输出端与所述第二功率放大电路的输入端电连接。

8.如权利要求1所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，所述第一功率放大电路包括第三运算放大电路U3、第四运算放大电路U4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9以及电阻RL，所述电阻R5的一端与所述第一运算放大电路U1的同相输入端电连接，所述电阻R5的另一端与所述第三运算放大电路U3的同相输入端电连接，所述电阻R6的一端与所述第三运算放大电路U3的同相输入端电连接，所述电阻R6的另一端分别与所述第四运算放大电路U4的输出端以及反相输入端电连接，所述第三运算放大电路U3的反相输入端分别与所述电阻R9的一端以及所述电阻R8的一端电连接，所述电阻R9的另一端分别与所述第三运算放大电路U3的输出端以及所述电阻R7的一端电连接，所述电阻R7的另一端分别与所述第四运算放大电路U4的同相输入端以及所述电阻RL的一端电连接，所述电阻R8的另一端与所述电阻RL的另一端接地，所述处理模块的输入端与所述第四运算放大电路U4的同相输入端电连接。

9.如权利要求8所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，所述第二功率放大电路与所述第一功率放大电路的结构相同。

10.如权利要求1所述的一种用于直流电流测量的开口式双通道磁调制电流测量器，其特征在于，待测线路穿过所述圆环铁芯的中心。

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