DE102018200229A1 - Integration circuit, current sensor and circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung veröffentlicht einen Integrationsschaltkreis, einen Stromsensor und einen Schutzschalter. Dabei umfasst der Integrationsschaltkreis: ein erstes Schaltkreismodul, das zum Erhalten eines ersten Integrationssignals derart ausgebildet ist, dass die Signale von sekundären Spannungsausgaben einer Rogowski-Spule analog integriert werden; ein zweites Schaltkreismodul, das zum Erhalten eines zweiten Integrationssignals derart ausgebildet ist, dass die ersten Integrationssignale analog integriert werden; und ein Kombinationsmodul, das zum Erhalten eines kombinierten Integrationssignals derart ausgebildet ist, dass das erste Integrationssignal und das zweite Integrationssignal miteinander additiv kombiniert werden. Die technische Lösung in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann nicht nur ursprüngliche messtechnische Vorteile der Schaltkreismodule ausnutzen, sondern auch ihre Funktionen können sich ergänzen, um die Genauigkeit der Wiederherstellung der Integration im gesamten Integrationsbestandteil zu erhöhen. The invention discloses an integration circuit, a current sensor and a circuit breaker. In this case, the integration circuit comprises: a first circuit module, which is designed to obtain a first integration signal such that the signals of secondary voltage outputs of a Rogowski coil are integrated analogously; a second circuit module configured to obtain a second integration signal such that the first integration signals are analog-integrated; and a combination module configured to obtain a combined integration signal such that the first integration signal and the second integration signal are additively combined with each other. The technical solution in the embodiments of the present invention can not only exploit original metrological advantages of the circuit modules, but also their functions can complement each other to increase the accuracy of the restoration of integration in the entire integration component.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schaltungen, insbesondere einen Integrationsschaltkreis, einen Stromsensor und einen Schutzschalter.The invention relates to the field of circuits, in particular an integration circuit, a current sensor and a circuit breaker.
Stand der TechnikState of the art
Zurzeit werden Rogowski-Spulen in der Regel in Stromsensoren für Messung eines großen Stroms eingesetzt. Die Rogowski-Spule weist einen breiten Frequenzbereich, normalerweise einen ausgestalteten Bereich von 0.1 Hz bis mehr als 100 MHz, auf und kann deshalb die allgemeinen Anforderungen an die Messung bei breiten Frequenzen erfüllen. Allerdings ist das sekundäre Signal der Spannungsausgabe einer Rogowski-Spule das Differential des primären Stromsignals, und das Hinzufügen eines entsprechenden Integrationsschaltkreises ist nötig, um die treue Wiederherstellung des Signals, das proportional zum primären Strom ist, zu bewirken. Es handelt sich bei dem primären Strom um den Strom im Hauptschaltkreis des zu vermessenden Systems und bei dem sekundären ausgegebenen Spannungssignal um die Spannung in dem Messschaltkreis, in dem sich die Rogowski-Spule befindet.Currently, Rogowski coils are typically used in current sensors for measuring a large current. The Rogowski coil has a wide frequency range, usually a designed range of 0.1 Hz to more than 100 MHz, and therefore can meet the general requirements for measurement at wide frequencies. However, the secondary signal of the voltage output of a Rogowski coil is the differential of the primary current signal, and the addition of a corresponding integration circuit is necessary to effect the faithful restoration of the signal proportional to the primary current. The primary current is the current in the main circuit of the system to be measured and the secondary output voltage signal is the voltage in the measuring circuit in which the Rogowski coil is located.
Üblicherweise wird ein passiver Integrationsschaltkreis zur Wiederherstellung des Integrationssignals eingesetzt, weil er eine ausgezeichnete Stabilität besitzt. Jedoch liegt eine Grenzfrequenz fL für den Integrationsschaltkreis vor. Ist die Signalfrequenz durch den Integrationsschaltkreis niedriger als die Grenzfrequenz fL, wird die Amplitude des Signals signifikant geschwächt.Usually, a passive integration circuit is used to recover the integration signal because it has excellent stability. However, there is a cutoff frequency f L for the integration circuit. If the signal frequency through the integration circuit is lower than the cut-off frequency f L , the amplitude of the signal is significantly weakened.
Die Ausgabe Vaus eines passiven Integrationsschaltkreises kann wie in der folgenden Gleichung (1) vereinfacht werden:
Um außerdem ein gutes Ergebnis bei der Integration zu erhalten, gilt für die Grenzfrequenz fL eines herkömmlichen passiven Integrationsschaltkreises die folgende Gleichung (2):
Es ist aus der Gleichung (1) ersichtlich, dass der Betrag RC nicht zu groß sein soll, da sonst die Ausgabe des Integrationsschaltkreises reduziert wird. Es ist zudem aus der Gleichung (2) ersichtlich, dass aufgrund des nicht zu großen Betrags RC der Betrag fL nicht zu klein sein kann. Normalerweise ist der Betrag fL circa 30 Hz. Somit werden die Anwendungsszenarien des passiven Integrationsschaltkreises eingeschränkt, da die Frequenz des bestehenden großen Stroms in bestimmten Anwendungsszenarien ziemlich klein sein kann, wie z. B. 10 Hz oder sogar so klein wie einige Hz (z. B. bei einer Windkraftanlage), in welchem Fall die richtige Messung des primären Stroms durch die zwangsläufige starke Schwächung des von der Rogowski-Spule ausgegebenen sekundären Spannungssignals über den vorhandenen passiven Integrationsschaltkreis negativ beeinflusst wird.It can be seen from equation (1) that the amount RC should not be too large, otherwise the output of the integration circuit will be reduced. It can also be seen from the equation (2) that due to the not too large amount RC, the amount f L can not be too small. Normally, the amount f L is about 30 Hz. Thus, the application scenarios of the passive integrator circuit are constrained because the frequency of the existing large current may be quite small in certain application scenarios, such as e.g. 10 Hz or even as low as a few Hz (eg, in a wind turbine), in which case the correct measurement of the primary current will be negative due to the necessarily strong attenuation of the secondary voltage signal output from the Rogowski coil via the existing passive integration circuit being affected.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diesbezüglich schlägt die vorliegende Erfindung in einem Aspekt einen Integrationsschaltkreis vor, der die Genauigkeit der Integration erhöhen kann. In einem anderen Aspekt werden ein Stromsensor und ein Schutzschalter vorgeschlagen, um den Messbereich des Stromsensors zu erhöhen und dadurch die Messung des Stroms in vielfältigen Anwendungsszenarien zu erzielen.In this regard, in one aspect, the present invention proposes an integration circuit that can increase the accuracy of integration. In another aspect, a current sensor and a circuit breaker are proposed to increase the sensing range of the current sensor and thereby achieve measurement of the current in a variety of application scenarios.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Integrationsschaltkreis bereit, umfassend: ein erstes Schaltkreismodul, das zum Erhalten eines ersten Integrationssignals derart ausgebildet ist, dass die Signale von sekundären Spannungsausgaben einer Rogowski-Spule analog integriert werden; ein zweites Schaltkreismodul, das zum Erhalten eines zweiten Integrationssignals derart ausgebildet ist, dass die ersten Integrationssignale analog integriert werden; und ein Kombinationsmodul, das zum Erhalten eines kombinierten Integrationssignals derart ausgebildet ist, dass das erste Integrationssignal und das zweite Integrationssignal miteinander additiv kombiniert werden. Der Integrationsbestandteil kann nicht nur ursprüngliche messtechnische Vorteile der Schaltkreismodule ausnutzen, sondern auch ihre Funktionen können sich ergänzen, um die Genauigkeit der Wiederherstellung der Integration im gesamten Integrationsbestandteil zu erhöhen. The present invention provides an integration circuit comprising: a first circuit module configured to receive a first integration signal such that the signals from secondary voltage outputs of a Rogowski coil are analogously integrated; a second circuit module configured to obtain a second integration signal such that the first integration signals are analog-integrated; and a combination module configured to obtain a combined integration signal such that the first integration signal and the second integration signal are additively combined with each other. Not only can the integration component exploit the original metrological benefits of the circuit modules, but its functions can complement each other to increase the accuracy of restoring integration throughout the integration component.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten Schaltkreismodul um einen passiven Analog-Integrationsschaltkreis; ist eine erste Grenzfrequenz fL1 des ersten Schaltkreismoduls größer als eine Sollgrenzfrequenz fL des Integrationsschaltkreises; handelt es sich beim zweiten Schaltkreismodul um einen aktiven Analog-Integrationsschaltkreis; und ist eine zweite Grenzfrequenz fL2 des zweiten Schaltkreismoduls kleiner oder gleich einer Sollgrenzfrequenz fL des Integrationsschaltkreises. Durch die Einstellung einer größeren Grenzfrequenz für den passiven Analog-Integrationsschaltkreis und einer kleineren Grenzfrequenz für den aktiven Analog-Integrationsschaltkreis können die Eigenschaften der passiven und aktiven Analog-Integrationsschaltkreise ausgenutzt werden. Einerseits wird die Stabilität des passiven Analog-Integrationsschaltkreises bei den hohen Frequenzen verwendet, und anderseits wird die Genauigkeit des Ausgaben der aktiven Analog-Integrationsschaltkreises bei den niedrigen Frequenzen verwandt.In one embodiment, the first circuit module is a passive analog integration circuit; a first cut-off frequency f L1 of the first circuit module is greater than a set cut-off frequency f L of the integration circuit; the second circuit module is an active analog integration circuit; and a second cutoff frequency f L2 of the second circuit module is less than or equal to a set cutoff frequency f L of the integration circuit. By setting a larger cut-off frequency for the passive analog-to-logic circuit and a smaller cut-off frequency for the active analog-to-logic integrated circuit, the characteristics of the passive and active analog-to-logic integrated circuits can be exploited. On the one hand, the stability of the passive analog-integrating circuit is used at the high frequencies, and on the other hand, the accuracy of the output of the active analog-integrating circuit at the low frequencies is used.
In einer Ausführungsform werden die Beträge eines Integrationswiderstands R und eines Integrationskondensators C des passiven Analog-Integrationsschaltkreises mit der folgenden Gleichung bestimmt:
In einer Ausführungsform umfasst der passive Analog-Integrationsschaltkreis: einen ersten Integrationswiderstand, einen zweiten Integrationswiderstand, einen ersten Filterwiderstand, einen zweiten Filterwiderstand und einen ersten Integrationskondensator; wobei das eine Ende des ersten Integrationswiderstands mit dem einen Ausgang der Rogowski-Spule und das andere Ende mit dem einen Ende des ersten Filterwiderstands und mit dem einen Ende des ersten Integrationskondensators verbunden ist; das eine Ende des zweiten Integrationswiderstands mit dem anderen Ausgang der Rogowski-Spule und das andere Ende mit dem einen Ende des zweiten Filterwiderstands und mit dem anderen Ende des ersten Integrationskondensators verbunden ist; das andere Ende des ersten Filterwiderstands geerdet ist; das andere Ende des zweiten Filterwiderstands geerdet ist; und die beiden Enden des ersten Integrationskondensators die Ausgänge des passiven Analog-Integrationsschaltkreises sind. In dieser Ausführungsform wird eine ausführliche Maßnahme für die Ausgestaltung eines passiven Analog-Integrationsschaltkreises bereitgestellt, welche einfach ausgeführt werden kann.In an embodiment, the passive analog integration circuit comprises: a first integration resistor, a second integration resistor, a first filter resistor, a second filter resistor, and a first integration capacitor; wherein the one end of the first integration resistor is connected to the one output of the Rogowski coil and the other end is connected to the one end of the first filter resistor and to the one end of the first integration capacitor; one end of the second integration resistor is connected to the other output of the Rogowski coil and the other end is connected to one end of the second filter resistor and to the other end of the first integration capacitor; the other end of the first filter resistor is grounded; the other end of the second filter resistor is grounded; and the two ends of the first integration capacitor are the outputs of the analog-to-analogue passive circuit. In this embodiment, a detailed measure is provided for the configuration of a passive analog-integrating circuit, which can be easily performed.
In einer Ausführungsform werden die Beträge des Integrationswiderstands Ri, des Integrationskondensators Ci und des parallel zum Integrationskondensator Ci geschalteten verlustbehafteten Integrationswiderstands R0 des aktive Analog-Integrationsschaltkreises mit der folgenden Gleichung bestimmt:
In einer Ausführungsform umfasst der aktive Analog-Integrationsschaltkreis: einen dritten Integrationswiderstand, einen zweiten Integrationskondensator, einen verlustbehafteten Integrationswiderstand, einen Operationsverstärker, einen dritten Filterwiderstand und einen vierten Filterwiderstand; wobei das eine Ende des dritten Integrationswiderstands als ein Eingang des aktiven Analog-Integrationsschaltkreises dient und das andere Ende mit einem gegenphasigen Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist; das eine Ende des zweiten Integrationskondensators mit einem gegenphasigen Eingang des Operationsverstärkers und das andere Ende mit einem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden ist; der verlustbehaftete Integrationswiderstand parallel zu dem zweiten Integrationskondensator geschaltet ist; das eine Ende des dritten Filterwiderstands mit einem gleichphasigen Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist, und das andere Ende geerdet ist; das eine Ende des vierten Filterwiderstands mit einem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden ist, und das andere Ende geerdet ist. In dieser Ausführungsform wird eine ausführliche Maßnahme für die Ausgestaltung eines aktiven Analog-Integrationsschaltkreises bereitgestellt, welche einfach ausgeführt werden kann.In an embodiment, the active analog integration circuit comprises: a third integration resistor, a second integration capacitor, a lossy integration resistor, an operational amplifier, a third filter resistor, and a fourth filter resistor; with one end the third integration resistor serves as an input of the analog-to-analogue integrated circuit and the other end is connected to an opposite-phase input of the operational amplifier; one end of the second integration capacitor is connected to an opposite-phase input of the operational amplifier and the other end is connected to an output of the operational amplifier; the lossy integration resistor is connected in parallel with the second integration capacitor; one end of the third filter resistor is connected to an in-phase input of the operational amplifier, and the other end is grounded; the one end of the fourth filter resistor is connected to an output of the operational amplifier, and the other end is grounded. In this embodiment, a detailed measure is provided for the configuration of an active analog integration circuit which can be easily implemented.
In einer Ausführungsform umfasst weiterhin der Integrationsschaltkreis: einen Signalkonditionierungsschaltkreis, der so ausgebildet ist, dass Bearbeitungen des von dem ersten Schaltkreismodul ausgegebenen ersten Integrationssignals, einschließend Verstärkung und/oder Filterung, durchgeführt werden und das bearbeitete erste Integrationssignal zu dem zweiten Schaltkreismodul übertragen wird. In dieser Ausführungsform kann durch das Hinzufügen des Signalkonditionierungsschaltkreises die Genauigkeit des an den aktiven Analog-Integrationsschaltkreis eingegebenen Signals weiter erhöht werden, wodurch die Genauigkeit der Signalbearbeitung durch den Integrationsschaltkreis verbessert werden kann.In one embodiment, the integration circuit further comprises: a signal conditioning circuit configured to perform processings of the first integration signal output from the first circuit module, including amplification and / or filtering, and transmit the processed first integration signal to the second circuit module. In this embodiment, by adding the signal conditioning circuit, the accuracy of the signal input to the active analog integration circuit can be further increased, whereby the accuracy of the signal processing by the integration circuit can be improved.
In einer Ausführungsform umfasst der Signalkonditionierungsschaltkreis: einen Operationsverstärkungschip, einen Verstärkungswiderstand und einen Stromversorgungskreis; wobei zwei Signaleingänge des Operationsverstärkungschips jeweils mit den zwei Ausgängen des ersten Schaltkreismoduls verbunden sind; zwei Spannungseingänge des Operationsverstärkungschips jeweils mit der Spannungsversorgung des Stromversorgungskreis verbunden sind; zwei Verstärkungswiderstandanschlüsse des Operationsverstärkungschips jeweils mit zwei Enden des Verstärkungswiderstands verbunden sind; und ein Signalausgang des Operationsverstärkungschips mit einem Eingang des zweiten Schaltkreismoduls verbunden ist. In dieser Ausführungsform wird eine ausführliche Maßnahme für die Ausgestaltung des Signalkonditionierungsschaltkreises bereitgestellt, welche einfach ausgeführt werden kann.In an embodiment, the signal conditioning circuit comprises: an operational amplifier chip, a gain resistor, and a power supply circuit; wherein two signal inputs of the operational amplification chip are respectively connected to the two outputs of the first circuit module; two voltage inputs of the operational amplification chip are respectively connected to the power supply of the power supply circuit; two amplification resistor terminals of the operational amplification chip are respectively connected to two ends of the amplification resistor; and a signal output of the operational amplification chip is connected to an input of the second circuit module. In this embodiment, a detailed measure is provided for the configuration of the signal conditioning circuit, which can be easily implemented.
In einer Ausführungsform kombiniert das Kombinationsmodul derart das erste Integrationssignal und das zweite Integrationssignal miteinander additiv:
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Kombinationsmodul um einen auf dem Operationsverstärker basierten Additionsschaltkreis oder um einen auf digitaler Abtastung basierten digitalen Addierer. Unabhängig davon, ob ein Additionsschaltkreis oder ein digitale Addierer eingesetzt ist, können die Funktionen des Kombinationsmoduls flexibel realisiert werden.In one embodiment, the combination module is an op-amp based on the op-amp or a digital-sampled digital adder. Regardless of whether an addition circuit or a digital adder is used, the functions of the combination module can be implemented flexibly.
In den Ausführungsbeispielen wird ein Stromsensor vorgeschlagen, welcher einen Integrationsschaltkreis gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen umfasst, und dementsprechend kann der erfindungsgemäße Stromsensor eine höhere Messgenauigkeit und einen größeren Messbereich aufweisen.In the embodiments, a current sensor is proposed which comprises an integration circuit according to one of the aforementioned embodiments, and accordingly, the current sensor according to the invention can have a higher measurement accuracy and a larger measurement range.
In den Ausführungsbeispielen wird ein Schutzschalter vorgeschlagen, welcher einen vorgenannten Stromsensor umfasst, und dementsprechend kann der erfindungsgemäße Schutzsensor eine höhere Messgenauigkeit und einen größeren Messbereich aufweisen.In the exemplary embodiments, a circuit breaker is proposed which comprises an aforementioned current sensor, and accordingly the inventive protective sensor can have a higher measuring accuracy and a larger measuring range.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Figuren näher beschrieben, so dass die zuvor beschriebenen und anderen Merkmale und Vorteile der Erfindung der Fachleute deutlicher werden.
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1 zeigt eine schematische Strukturansicht des Integrationsschaltkreises in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. -
2 zeigt eine schematische partielle Strukturansicht des Integrationsschaltkreises in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung. -
3 zeigt eine schematische Ansicht der Verbindung zwischen einem äquivalenten Schaltkreis zur Rogowski-Spule in einem Beispiel der Erfindung und dem passiven Analog-Integrationsmodul aus2 . -
4A zeigt das Vergleichsergebnis der Integration mit einem Eingangssignal bei 50 Hz zwischen dem erfindungsgemäßen Integrationsschaltkreis und dem allein eingesetzten, passiven Analog-Integrationsschaltkreis im Stand der Technik. -
4B zeigt das Vergleichsergebnis der Integration mit einem Eingangssignal bei 10 Hz zwischen dem erfindungsgemäßen Integrationsschaltkreis und dem allein eingesetzten, passiven Analog-Integrationsschaltkreis im Stand der Technik. -
4C zeigt das Vergleichsergebnis der Integration mit einem Eingangssignal bei 1 Hz zwischen dem erfindungsgemäßen Integrationsschaltkreis und dem allein eingesetzten, passiven Analog-Integrationsschaltkreis im Stand der Technik.
-
1 shows a schematic structural view of the integration circuit in an embodiment of the present invention. -
2 shows a schematic partial structural view of the integration circuit in an example of the present invention. -
3 Figure 12 shows a schematic view of the connection between an equivalent circuit to the Rogowski coil in an example of the invention and the passiveanalog integration module 2 , -
4A shows the comparison result of integration with an input signal at 50 Hz between the inventive integration circuit and the stand alone passive analog-integrating circuit in the prior art. -
4B shows the comparison result of integration with an input signal at 10 Hz between the inventive integration circuit and the stand alone passive analog-integrating circuit in the prior art. -
4C shows the comparison result of the integration with an input signal at 1 Hz between the inventive integration circuit and the sole used, passive analog-integration circuit in the prior art.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments
Um die Aufgaben, technischen Lösungen und Vorteile der Erfindung deutlich zu machen, wird die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele näher beschrieben.In order to make clear the objects, technical solutions and advantages of the invention, the invention will be described in more detail with reference to the embodiments.
Um die Genauigkeit der Wiederherstellung der Integration im Integrationsschaltkreis zu erhöhen, wird in den Ausführungsbeispielen der Erfindung ein neuartiger Integrationsschaltkreis vorgeschlagen, welcher die Stabilität von dem passiven Analog-Integrationsschaltkreis bei der Messung und die guten Eigenschaften von dem aktiven Analog-Integrationsschaltkreis bei kleinen Frequenzen des Eingangssignals im Stand der Technik ausnutzen kann.In order to increase the accuracy of integration integration restoration in the integration circuit, in the embodiments of the invention, a novel integration circuit is proposed which measures the stability of the passive analog integration circuit in the measurement and the good characteristics of the analog active integration circuit at low frequencies of the input signal exploit in the art.
Das erste Schaltkreismodul
Das zweite Schaltkreismodul
Das Kombinationsmodul
Im Praktikum kann das erste Schaltkreismodul
Nachfolgend wird der Integrationsschaltkreis in diesem Ausführungsbeispiel näher beschrieben, in dem das erste Schaltkreismodul
Da das erste Schaltkreismodul
Da das zweite Schaltkreismodul
Das Kombinationsmodul
Die Gleichung (6) verdeutlicht, dass, wenn die Frequenz des primären Stroms f≥fL1 ist, der erste Teil der Ausgabe in der Gleichung Vaus1(t) jene Ausgabe darstellt, die die Anforderungen an die Genauigkeit des passiven Analog-Integrationsschaltkreises erfüllen kann, während der zweite Teil der Ausgabe Vaus2(t) d. h. das Ergebnis der Integration von dem ersten Teil der Ausgabe Vaus1(t), vernachlässigbar ist.Equation (6) illustrates that when the frequency of the primary current is f≥f L1 , the first part of the output in the equation V out Fig. 1 (t) represents the output that meets the accuracy requirements of the analog-to-analogue passive circuit while the second part of the output V out 2 (t), ie the result of integration from the first part of the output V out 1 (t), is negligible.
Falls für die Frequenz des primären Stroms fL1≥f≥fL2 gilt, kann der zweite Teil der Ausgabe Vaus2(t) in der Gleichung, d. h. das Ergebnis der Integration von dem ersten Teil der Ausgabe Vaus1(t), die Anforderungen an die Genauigkeit erfüllen, und das Ergebnis durch die Addition der beiden Teile nähert sich gerade an den idealen Wert der Integration an.If the frequency of the primary current is f L1 ≥f≥f L2 , the second part of the output V out 2 (t) in the equation, ie the result of the integration from the first part of the output V out 1 (t), may be the requirements to the accuracy, and the result of adding the two parts is just approaching the ideal value of integration.
Durch die Einstellung des Betrag k kann der zweite Teil der Ausgabe Vaus2(t) in der Gleichung genau bearbeitet werden.By setting the amount k, the second part of the output V out 2 (t) in the equation can be accurately processed.
Im Praktikum kann es sich bei dem Kombinationsmodul
Das eine Ende des ersten Integrationswiderstands R1 ist mit dem einen Ausgang der Rogowski-Spule verbunden, und das andere Ende ist mit dem einen Ende des ersten Filterwiderstands R3 und mit dem einen Ende des ersten Integrationskondensators C1 verbunden.One end of the first integration resistor R1 is connected to one output of the Rogowski coil, and the other end is connected to one end of the first filter resistor R3 and to one end of the first integration capacitor C1.
Das eine Ende des zweiten Integrationswiderstands R2 ist mit dem anderen Ausgang der Rogowski-Spule verbunden, und das andere Ende ist mit dem einen Ende des zweiten Filterwiderstands R4 und mit dem anderen Ende des ersten Integrationskondensators C1 verbunden.One end of the second integration resistor R2 is connected to the other output of the Rogowski coil, and the other end is connected to one end of the second filter resistor R4 and to the other end of the first integration capacitor C1.
Das andere Ende des ersten Filterwiderstands R3 ist geerdet.The other end of the first filter resistor R3 is grounded.
Das andere Ende des zweiten Filterwiderstands R4 ist geerdet.The other end of the second filter resistor R4 is grounded.
Die beiden Enden des ersten Integrationskondensators C1 sind die Ausgänge des passiven Analog-Integrationsschaltkreises.The two ends of the first integration capacitor C1 are the outputs of the passive analog-integrating circuit.
Die Beträge des ersten Integrationswiderstands R1, des zweiten Integrationswiderstands R2 und des ersten Integrationskondensators C1 können mit der vorgenannten Gleichung (3) bestimmt werden.The amounts of the first integration resistor R1, the second integration resistor R2 and the first integration capacitor C1 can be determined by the aforementioned equation (3).
Wie
Das eine Ende des dritten Integrationswiderstands Ri dient als ein Eingang des aktiven Analog-Integrationsschaltkreises
Das eine Ende des zweiten Integrationskondensators Ci ist mit einem gegenphasigen Eingang des Operationsverstärkers U3 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Ausgang des Operationsverstärkers U3 verbunden.The one end of the second integration capacitor C i is connected to an opposite-phase input of the operational amplifier U3, and the other end is connected to an output of the operational amplifier U3.
Der verlustbehaftete Integrationswiderstand R0 ist parallel zu dem zweiten Integrationskondensator Ci geschaltet. The lossy integration resistor R 0 is connected in parallel with the second integration capacitor C i .
Das eine Ende des dritten Filterwiderstands R5 ist mit einem gleichphasigen Eingang des Operationsverstärkers U3 verbunden, und das andere Ende ist geerdet.One end of the third filter resistor R5 is connected to an in-phase input of the operational amplifier U3, and the other end is grounded.
Das eine Ende des vierten Filterwiderstands R6 ist mit einem Ausgang des Operationsverstärkers U3 verbunden, und das andere Ende ist geerdet.One end of the fourth filter resistor R6 is connected to an output of the operational amplifier U3, and the other end is grounded.
Außerdem umfasst der Integrationsschaltkreis in
Zwei Signaleingänge IN+ und IN- des Operationsverstärkungschips U2 sind jeweils mit den zwei Ausgängen des passiven Analog-Integrationsschaltkreises
Zwei Spannungseingänge VS+ und VS- des Operationsverstärkungschips U2 sind jeweils mit der Spannungsversorgung des Stromversorgungskreises verbunden.Two voltage inputs VS + and VS- of the operational amplification chip U2 are respectively connected to the power supply of the power supply circuit.
Zwei Verstärkungswiderstandanschlüsse RG+ und RG- des Operationsverstärkungschips U2 sind jeweils mit zwei Enden des Verstärkungswiderstands R7 verbunden.Two amplifying resistor terminals RG + and RG- of the operational amplifying chip U2 are respectively connected to two ends of the amplifying resistor R7.
Ein Signalausgang des Operationsverstärkungschips U2 ist mit dem Eingang des aktiven Analog-Integrationsschaltkreises
In diesem Ausführungsbeispiel kann der Operationsverstärkungschip U2 durch 1) symmetrische doppelte Energiequellen oder 2) eine einzige Energiequelle versorgt werden.In this embodiment, the operational amplification chip U2 may be powered by 1) symmetrical dual power sources or 2) a single power source.
Werden die symmetrischen doppelten Energiequellen eingesetzt, sind der positive Anschluss +E und der negative Anschluss -E relativ zu einem gemeinsamen Anschluss (Erde) jeweils an die (VS+)- und (VS-)-Pole des Operationsverstärkers angeschlossen. Auf diese Weise kann die Signalquelle unmittelbar an die Eingangspole des Operationsverstärkungschips angeschlossen sein und die Amplitude der ausgegebenen Spannung die symmetrische positive und negative Spannung erreichen.When the symmetrical dual power sources are used, the positive terminal + E and the negative terminal -E are connected to the (VS +) and (VS-) poles of the operational amplifier, respectively, relative to a common terminal (ground). In this way, the signal source may be connected directly to the input poles of the operational amplification chip and the amplitude of the output voltage may reach the symmetrical positive and negative voltages.
Wird hingegen eine einzige Energiequelle verwendet, wie es in der
Die Serienschaltung von dem Induktor L1 und dem inneren Widerstand R8 ist mit dem einen Ende der parasitären Kapazität C2 verbunden, und die Serienschaltung von dem Induktor L2 und dem inneren Widerstand R9 ist mit dem anderen Ende der parasitären Kapazität C2 verbunden. Gleichzeitig ist das eine Ende der parasitären Kapazität C2 mit dem Filterkondensator C3 und das andere Ende mit dem Filterkondensator C4 verbunden. Die jeweiligen anderen Enden der Filterkondensatoren C3 und C4 sind geerdet.The series circuit of the inductor L1 and the internal resistor R8 is connected to one end of the parasitic capacitance C2, and the series circuit of the inductor L2 and the internal resistor R9 is connected to the other end of the parasitic capacitance C2. At the same time, one end of the parasitic capacitance C2 is connected to the filter capacitor C3 and the other end to the filter capacitor C4. The respective other ends of the filter capacitors C3 and C4 are grounded.
Die beiden Enden der parasitären Kapazität C2 der Spule sind als die Ausgänge des äquivalenten Schaltkreises zur Rogowski-Spule mit dem Eingang des passiven Analog-Integrationsschaltkreises
Um die Genauigkeit der Messung in beiden Fällen zu vergleichen, kann zuerst ein Bezugsstrom für die Darstellung eines genauen abgetasteten AC-Werts, d. h. des Werts des primären Stroms Idl(n), eingestellt werden, und deswegen wird der abgetasteten Wert des Stroms beim allein eingesetzten, passiven Analog-Integrationsschaltkreis als Ircl(n) und beim erfindungsgemäßen Integrationsschaltkreis als Irccl(n) bezeichnet.In order to compare the accuracy of the measurement in both cases, first, a reference current for representing an accurate sampled AC value, ie, the value of the primary current I dl (n) can be set, and therefore, the sampled value of the current becomes alone used as I rcl (n) and referred to in the inventive integration circuit as I rccl (n).
Es ist ersichtlich, dass sich unter einer Frequenz von 50 Hz, wie es in
Oben wurden nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die Erfindung soll nicht darauf eingeschränkt werden. Alle Modifizierungen, äquivalenten Substitutionen und Erweiterungen, die in den Umfang der Idee und des Prinzips der Erfindung fallen, sollen im Schutzbereich der Erfindung enthalten werden.Only the preferred embodiments of the present invention have been explained above, but the invention should not be limited thereto. All modifications, equivalent substitutions and extensions that fall within the scope of the idea and principle of the invention are intended to be included within the scope of the invention.
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