本發(fā)明涉及一種電流檢測(cè)裝置，尤其涉及一種電流傳感器。

背景技術(shù)：

1、在電力系統(tǒng)和工業(yè)控制領(lǐng)域，精確測(cè)量電流對(duì)于保障設(shè)備安全運(yùn)行和提升生產(chǎn)效率至關(guān)重要。電流傳感器作為一種測(cè)量電流的裝置，主要安裝在光伏逆變器或儲(chǔ)能變流器交流側(cè)電流導(dǎo)體上，提供電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)。閉環(huán)霍爾電流傳感器作為一種先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備，以其高精度和穩(wěn)定性而受到廣泛贊譽(yù)。閉環(huán)霍爾電流傳感器的核心工作原理基于磁平衡式霍爾原理，即閉環(huán)原理。當(dāng)原邊導(dǎo)體中的電流產(chǎn)生磁通時(shí)，這些磁通通過(guò)磁路芯集中在磁路中，形成磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流大小成正比的磁力線。這些磁力線在氣隙（磁路間隙）處達(dá)到最大值，從而在霍爾元件平面的法線方向上產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。這個(gè)電勢(shì)的大小正比于原邊電流的大小。為了實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，閉環(huán)霍爾電流傳感器采用了副邊補(bǔ)償線圈。這一設(shè)計(jì)的目的是抵消原邊電流產(chǎn)生的磁通，使氣隙中的磁通始終保持為零。當(dāng)原邊電流發(fā)生變化時(shí)，補(bǔ)償線圈會(huì)自動(dòng)調(diào)整電流方向和大小，以維持磁平衡狀態(tài)。這種自我調(diào)節(jié)機(jī)制確保了傳感器輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。

2、隨著應(yīng)用系統(tǒng)的功率密度不斷提升，功率器件對(duì)外部產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)不斷增強(qiáng)，這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)影響到電流傳感器的工作，而電流傳感器通常是通過(guò)檢測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)工作的，如果外部的磁場(chǎng)過(guò)大或者過(guò)于復(fù)雜，就會(huì)影響到電流傳感器對(duì)電流的準(zhǔn)確檢測(cè)。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，一種可能的解決方法是通過(guò)改進(jìn)電流傳感器的設(shè)計(jì)和布局，使其更能夠抵抗磁場(chǎng)干擾。例如，可以選擇合適的安裝位置，避免電流傳感器直接面對(duì)光伏逆變器產(chǎn)生的磁場(chǎng)，此外一種解決方法是選擇具有較高抗干擾能力的電流傳感器，這類(lèi)傳感器能夠在較強(qiáng)的磁場(chǎng)干擾下仍能保持較高的測(cè)量精度。

3、在外磁場(chǎng)干擾較強(qiáng)的應(yīng)用環(huán)境下，傳統(tǒng)的閉環(huán)霍爾電流傳感器主要存在以下缺陷：

4、1、傳統(tǒng)閉環(huán)霍爾電流傳感器采用環(huán)形結(jié)構(gòu)磁路芯，補(bǔ)償線圈沿著環(huán)繞方式繞制在磁路芯表面，繞制工序復(fù)雜，制程難度高。

5、?2、三相交流控制側(cè)易出現(xiàn)相間磁場(chǎng)干擾，由于三相交流控制側(cè)體積受限，器件布局相對(duì)緊湊，相間通流銅棒之間的間距相對(duì)較近，電流傳感器通過(guò)感應(yīng)穿孔銅棒上電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)，相鄰相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)耦合則會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。

6、基于此，提出本申請(qǐng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種批量可制造性強(qiáng)、抗磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)的電流傳感器。

2、如上構(gòu)思，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種電流傳感器，包括：磁路芯，具有第一磁路芯和第二磁路芯，形成具有開(kāi)口的磁路，用于集中原邊電路產(chǎn)生的磁通；補(bǔ)償線圈，包括平繞的導(dǎo)線，包設(shè)于所述磁路芯的外周；霍爾元件，置于所述開(kāi)口處，霍爾元件的平面法線方向與原邊電路產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，用于感知磁場(chǎng)，獲得霍爾電勢(shì)后傳輸給電路板；電路板，連接補(bǔ)償線圈和霍爾元件，至少用于獲取霍爾電勢(shì)大小數(shù)據(jù)以及調(diào)整補(bǔ)償線圈的電流方向和大小。

4、作為一種優(yōu)選方案，所述霍爾元件的磁場(chǎng)感應(yīng)平面在如圖5所示的xyz三維坐標(biāo)系中垂直于x軸。

5、作為一種優(yōu)選方案，所述磁路芯采用兩兩相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)或多個(gè)u型的磁性材料堆疊后鉚接成型，得到所述第一磁路芯和第二磁路芯。

6、作為一種優(yōu)選方案，所述磁路芯的其中一個(gè)磁性材料的一端被引出形成引出端，引出端與電路板的低壓端電氣連接。

7、作為一種優(yōu)選方案，所述電路板上設(shè)置有與霍爾元件的輸出端連接的動(dòng)態(tài)斬波調(diào)制模塊、以及與動(dòng)態(tài)斬波調(diào)制模塊的輸出端連接的解調(diào)濾波模塊，動(dòng)態(tài)斬波調(diào)制模塊和解調(diào)濾波模塊用于激勵(lì)霍爾元件輸出調(diào)制信號(hào)，并將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解耦后濾除。

8、上述電流傳感器，補(bǔ)償線圈采用平繞的方式，可以降低補(bǔ)償線圈繞制難度，提升制造效率，降低制造成本，批量可制造性強(qiáng)。并將霍爾元件置于補(bǔ)償線圈和磁路芯的開(kāi)口處，利用閉環(huán)霍爾電流傳感器本身具備的補(bǔ)償線圈和磁路開(kāi)口來(lái)設(shè)計(jì)，且霍爾元件的平面的法線方向與原邊電路產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，霍爾元件的磁場(chǎng)感應(yīng)平面在xyz三維坐標(biāo)系中垂直于x軸，針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器通孔位置左右兩側(cè)的磁場(chǎng)干擾，無(wú)需采用額外的屏蔽措施，抗磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種電流傳感器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，所述磁路芯（4）采用兩兩相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)或多個(gè)u型的磁性材料堆疊后鉚接成型，得到所述第一磁路芯（41）和第二磁路芯（42）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，所述補(bǔ)償線圈（3）還包括套于磁路芯（4）外的骨架（32），所述導(dǎo)線平繞于所述骨架（32）上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，還包括：具有腔室（11）的殼體（1）、以及蓋于殼體（1）上并與殼體（1）固定的殼蓋（2）；所述磁路芯（4）和電路板（5）安裝于所述殼體（1）的腔室（11）內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流傳感器，其特征在于，所述殼體（1）內(nèi)設(shè)有定位柱（12），所述補(bǔ)償線圈（3）圍繞于所述定位柱（12）的外圍。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其特征在于，所述磁路芯（4）的其中一個(gè)磁性材料的一端被引出形成引出端（43），引出端（43）與電路板（5）的低壓端電氣連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電流傳感器，其特征在于，所述電路板（5）上設(shè)置有與霍爾元件（6）的輸出端連接的動(dòng)態(tài)斬波調(diào)制模塊（71）、以及與動(dòng)態(tài)斬波調(diào)制模塊（71）的輸出端連接的解調(diào)濾波模塊（72），動(dòng)態(tài)斬波調(diào)制模塊（71）和解調(diào)濾波模塊（72）用于激勵(lì)霍爾元件（6）輸出調(diào)制信號(hào)，并將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解耦后濾除。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流傳感器，其特征在于，所述電路板（5）上還設(shè)置有與解調(diào)濾波模塊（72）的輸出端連接的推挽、取樣模塊（73），所述推挽、取樣模塊（73）的輸出端連接補(bǔ)償線圈（3）的一端，補(bǔ)償線圈（3）的另一端連接所述霍爾元件（6）。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電流傳感器，其特征在于，所述電路板（5）上還設(shè)置有與所述推挽、取樣模塊（73）連接的放大模塊（74），用于將信號(hào)放大后輸出。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種電流傳感器，涉及電流檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，包括磁路芯，形成具有開(kāi)口的磁路，用于集中原邊電路產(chǎn)生的磁通；補(bǔ)償線圈，包括平繞于磁路芯上的導(dǎo)線；霍爾元件，置于補(bǔ)償線圈和磁路芯的開(kāi)口處，其平面的法線方向與原邊電路產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，用于感知磁場(chǎng)獲得霍爾電勢(shì)后傳輸給電路板；電路板，連接補(bǔ)償線圈和霍爾元件，至少用于獲取霍爾電勢(shì)大小數(shù)據(jù)以及調(diào)整補(bǔ)償線圈的電流方向和大小。本發(fā)明電流傳感器，補(bǔ)償線圈采用平繞的方式，可降低補(bǔ)償線圈繞制難度，提升制造效率，批量可制造性強(qiáng)。將霍爾元件置于補(bǔ)償線圈和磁路芯的開(kāi)口處，無(wú)需采用額外的屏蔽措施，抗磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：朱千華,鄭民,鄭華雄,楊暢,陳浩,任浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波中車(chē)時(shí)代傳感技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26