消磁電路、磁調(diào)制系統(tǒng)及剩余電流裝置制造方法
【專利摘要】消磁電路，包括一個(gè)待消磁器件（10）、一個(gè)繞組（20）、一個(gè)采樣電阻（30）、一個(gè)激勵(lì)電壓源（40）、一個(gè)閾值發(fā)生單元（50）和一個(gè)換向控制單元（60）。繞組設(shè)置在待消磁器件上。采樣電阻可輸出采樣電壓信號(hào)。激勵(lì)電壓源可輸出激勵(lì)電壓。閾值發(fā)生單元它可輸出一個(gè)隨時(shí)間減小的換向閾值信號(hào)。換向控制單元可判斷采樣電壓信號(hào)與換向閾值信號(hào)的關(guān)系而改變反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)的極性及大小，且該激勵(lì)電壓源藉由反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)極性和大小的改變來(lái)控制激勵(lì)電壓的極性和大小的改變。消磁電路擁有閉環(huán)反饋回路，能自動(dòng)工作在很高的頻率，其消磁過(guò)程最短只需要若干毫秒。
【專利說(shuō)明】
消磁電路、磁調(diào)制系統(tǒng)及剩余電流裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種消磁電路，使用該消磁電路的磁調(diào)制系統(tǒng)和使用該消磁電路的剩余電流裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)磁材料在磁場(chǎng)中磁化之后會(huì)具有剩磁，對(duì)于變壓器和電感的磁芯材料,流過(guò)繞組的浪涌電流也會(huì)造成剩磁。對(duì)于一些含有磁芯的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，剩磁現(xiàn)象會(huì)造成一定的測(cè)量誤差?，F(xiàn)有的消磁方式主要是通過(guò)加熱導(dǎo)磁材料，以及在導(dǎo)磁材料的繞組上通過(guò)交流電產(chǎn)生振幅逐漸縮小的交流磁場(chǎng)。加熱導(dǎo)磁材料通常被應(yīng)用于磁芯材料的生產(chǎn)，但無(wú)法消除導(dǎo)磁材料在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的剩磁；通交流電產(chǎn)生振幅逐漸縮小的交流磁場(chǎng)的方式消磁，需要很長(zhǎng)的消磁時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種消磁電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)磁材料的快速消磁。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供使用該消磁電路的磁調(diào)制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供使用該磁調(diào)制系統(tǒng)的剩余電流裝置。
[0006]本發(fā)明提供了一個(gè)消磁電路，包括一個(gè)待消磁器件、一個(gè)繞組、一個(gè)采樣電阻、一個(gè)激勵(lì)電壓源、一個(gè)閾值發(fā)生單元和一個(gè)換向控制單元。待消磁器件可由一個(gè)交流磁場(chǎng)消磁。繞組設(shè)置在待消磁器件上。采樣電阻與繞組串聯(lián)，它可輸出代表其上壓降的采樣電壓信號(hào)。激勵(lì)電壓源與繞組和采樣電阻串聯(lián)，它可輸出產(chǎn)生交流磁場(chǎng)的激勵(lì)電壓。閾值發(fā)生單兀它可輸出一個(gè)隨時(shí)間減小的換向閾值信號(hào)。換向控制單?？奢斎朊讟与妷盒盘?hào)和換向閾值信號(hào)，且其可輸出一個(gè)反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)至激勵(lì)電壓源，換向控制單元可判斷采樣電壓信號(hào)與換向閾值信號(hào)的關(guān)系而改變反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)的極性及大小，且該激勵(lì)電壓源藉由反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)極性和大小的改變來(lái)控制激勵(lì)電壓的極性和大小的改變。
[0007]消磁電路通過(guò)使待消磁器件的飽和深度隨著時(shí)間變淺使得待消磁器件消磁，其擁有閉環(huán)反饋回路，因此能自動(dòng)工作在很高的頻率(幾百甚至幾千Hz)，其消磁過(guò)程最短只需要若干暈秒。
[0008]在消磁電路的再一種示意性的實(shí)施方式中，采樣電壓信號(hào)的絕對(duì)值等于換向閾值信號(hào)，換向控制單元改變反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)極性。
[0009]在消磁電路的另一種示意性的實(shí)施方式中，若采樣電壓信號(hào)絕對(duì)值的微分值等于換向閾值信號(hào)，換向控制單元改變反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)極性。
[0010]在消磁電路的又一種示意性的實(shí)施方式中，閾值發(fā)生單元50包括復(fù)數(shù)個(gè)由電阻并聯(lián)的并聯(lián)電路，且閾值發(fā)生單元50可以通過(guò)選擇性地使得并聯(lián)電路的復(fù)數(shù)個(gè)并聯(lián)支路中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)通或切斷來(lái)改變換向閾值信號(hào)的大小。
[0011]在消磁電路的又一種不意性的實(shí)施方式中，閾值發(fā)生單兀包括由第一電阻和第一受控開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接的第一支路；由第二電阻和第二受控開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接的第二支路；由第三電阻和第三受控開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接的第三支路；由第四電阻和第四受控開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接的第四支路；第一支路、第二支路、第三支路和第四支路并聯(lián)連接，其中:第一受控開(kāi)關(guān)、第二受控開(kāi)關(guān)、第三受控開(kāi)關(guān)和第四受控開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)電性連接于地電位，第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的連接點(diǎn)電性連接第五電阻，第五電阻電性連接于第一供電電位，換向閾值信號(hào)為第五電阻未與第一供電電位連接一端的電位；和第一控制器，其可分別控制第一受控開(kāi)關(guān)、第二受控開(kāi)關(guān)、第三受控開(kāi)關(guān)和第四受控開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。
[0012]在消磁電路的又一種示意性的實(shí)施方式中，值發(fā)生單元包括復(fù)數(shù)個(gè)串聯(lián)的電阻，且閾值發(fā)生單元可以通過(guò)選擇性地旁路掉該多個(gè)串聯(lián)電阻中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)改變換向閾值信號(hào)的大小。
[0013]在消磁電路的又一種示意性的實(shí)施方式中，閾值發(fā)生單元包括串聯(lián)連接的第六電阻、第七電阻、第八電阻和第九電阻，第九電阻未與第八電阻連接的一端可電性連接于地電位；與第六電阻并聯(lián)的第六受控開(kāi)關(guān)、與第七電阻并聯(lián)的第七受控開(kāi)關(guān)、與第八電阻并聯(lián)的第八受控開(kāi)關(guān)和與第九電阻并聯(lián)的第九受控開(kāi)關(guān)；第十電阻，其一端電性連接于一個(gè)第二供電電位，另一端電性連接于第六電阻未與第七電阻電性連接的一端，換向閾值信號(hào)為第十電阻與第六電阻連接點(diǎn)的電位；第二控制器，其分別控制第六受控開(kāi)關(guān)、第七受控開(kāi)關(guān)、第八受控開(kāi)關(guān)和第九受控開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。
[0014]本發(fā)明還提供了一種磁調(diào)制系統(tǒng)，包括上述消磁電路和一個(gè)濾波器。濾波器輸入端接收采樣電壓信號(hào)，且輸出濾除了采樣電壓信號(hào)中疊加的激勵(lì)電壓的濾波電壓信號(hào)，該濾波電壓信號(hào)可代表磁調(diào)制系統(tǒng)所測(cè)量的待測(cè)電流的大小。
[0015]在磁調(diào)制系統(tǒng)的又一種不意性的實(shí)施方式中，磁調(diào)制系統(tǒng)包括一個(gè)放大器，其輸入端接收濾波電壓信號(hào)，且輸出濾波電壓信號(hào)經(jīng)放大的放大電壓信號(hào)。
[0016]在磁調(diào)制系統(tǒng)的又一種不意性的實(shí)施方式中，激勵(lì)電壓源可輸入米樣電壓信號(hào)，且激勵(lì)電壓為米樣電壓信號(hào)與反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)之和。。
[0017]本發(fā)明還提供了一種剩余電流裝置，包括上述磁調(diào)制系統(tǒng)和一個(gè)處理器。處理器可輸入濾波電壓信號(hào)，且依據(jù)濾波電壓信號(hào)判斷導(dǎo)體中待測(cè)電流的大小。
[0018]在剩余電流裝置的又一種示意性的實(shí)施方式中，處理器可輸出一個(gè)預(yù)設(shè)在其中的閾值改變信號(hào)至閾值發(fā)生單元，閾值發(fā)生單元依據(jù)閾值改變信號(hào)控制換向閾值信號(hào)隨時(shí)間減小。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]以下附圖僅對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。
[0020]圖1用于說(shuō)明消磁電路一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2用于說(shuō)明閾值發(fā)生單元一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3用于說(shuō)明閾值發(fā)生單元另一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4用于說(shuō)明磁調(diào)制系統(tǒng)一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5用于說(shuō)明剩余電流裝置一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0026]10待消磁器件
[0027]20 繞組
[0028]30采樣電阻
[0029]40激勵(lì)電壓源
[0030]50閾值發(fā)生單元
[0031]51第一控制器
[0032]52第二控制器
[0033]60換向控制單元
[0034]80濾波器
[0035]82放大器
[0036]84處理器。

【具體實(shí)施方式】
[0037]為了對(duì)發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部分。為使圖面簡(jiǎn)潔，各圖中的只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡(jiǎn)潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個(gè)，或僅標(biāo)出了其中的一個(gè)。
[0038]在本文中，“示意性”表示“充當(dāng)實(shí)例、例子或說(shuō)明”，不應(yīng)將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實(shí)施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)方案。
[0039]在本文中，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”、“第八”、“第九”、“第十”等僅用于彼此的區(qū)分，而非表示它們的重要程度及順序等。
[0040]圖1用于說(shuō)明消磁電路一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，消磁電路包括一個(gè)待消磁器件10、一個(gè)繞組20、一個(gè)采樣電阻30、一個(gè)激勵(lì)電壓源40、一個(gè)閾值發(fā)生單元50和一個(gè)控制單元60。
[0041]其中，待消磁器件10可通過(guò)交變磁場(chǎng)消磁，圖中所示待消磁器件10為磁環(huán)，但消磁電路并不局限于對(duì)磁環(huán)消磁，還可以對(duì)其他的導(dǎo)磁元件消磁。繞組20設(shè)置在磁環(huán)10上，當(dāng)繞組20中通過(guò)由激勵(lì)電壓Vext產(chǎn)生的激勵(lì)電流Iext時(shí)，磁環(huán)10上產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。采樣電阻30、繞組20串聯(lián)連接和激勵(lì)電壓源40串聯(lián)連接，且由激勵(lì)電壓源40的激勵(lì)電壓產(chǎn)生的激勵(lì)電流Iext流經(jīng)采樣電阻30和繞組20。當(dāng)采樣電阻30中通過(guò)激勵(lì)電流Iext時(shí)，它可輸出一個(gè)米樣電壓信號(hào)Sv,米樣電壓信號(hào)Sv可反映米樣電阻30上的壓降值。
[0042]閾值發(fā)生單元50可輸出一個(gè)換向閾值信號(hào)St，換向閾值信號(hào)St可隨時(shí)間減小。在一種示意性實(shí)施方式中，閾值發(fā)生單元50可以包括多個(gè)電阻并聯(lián)的并聯(lián)電路，且閾值發(fā)生單元50可以通過(guò)選擇性地使得多個(gè)并聯(lián)支路中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)通或切斷來(lái)改變換向閾值信號(hào)St的大小。例如，如圖2所示，閾值發(fā)生單元50包括一個(gè)第一控制器51、一個(gè)第一電阻R1、一個(gè)第二電阻R2、一個(gè)第三電阻R3、一個(gè)第四電阻R4、一個(gè)第五電阻R5、一個(gè)第一受控開(kāi)關(guān)S1、一個(gè)第二受控開(kāi)關(guān)S2、一個(gè)第三受控開(kāi)關(guān)S3和一個(gè)第四受控開(kāi)關(guān)S4。其中，第一電阻R1、一個(gè)第二電阻R2、一個(gè)第三電阻R3和一個(gè)第四電阻R4并聯(lián)連接。第一受控開(kāi)關(guān)SI串接于第一電阻R1，第二受控開(kāi)關(guān)S2串接于第二電阻R2，第三受控開(kāi)關(guān)S3串接于第三電阻R3，第四受控開(kāi)關(guān)S4串接于第四電阻R4。第五電阻R5—端可電性連接于一個(gè)第一供電電位Vsi，另一端可分別電性連接于第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4中未與第一受控開(kāi)關(guān)S1、第二受控開(kāi)關(guān)S2、第三受控開(kāi)關(guān)S3和第四受控開(kāi)關(guān)S4電性連接的一端。第一受控開(kāi)關(guān)S1、第二受控開(kāi)關(guān)S2、第三受控開(kāi)關(guān)S3和第四受控開(kāi)關(guān)S4未與第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4連接的一端可電性連接于地電位。第一控制器51可分別控制第一受控開(kāi)關(guān)S1、第二受控開(kāi)關(guān)S2、第三受控開(kāi)關(guān)S3和第四受控開(kāi)關(guān)S4接通和關(guān)斷。換向閾值信號(hào)St為第五電阻R5未與第一供電電位Vsi連接一端的電位。還可以改變使用的電阻數(shù)量，以變化換向閾值信號(hào)的變化速度。
[0043]采用如圖2所示的閾值發(fā)生單元，在消磁電路工作的初始時(shí)刻，第一受控開(kāi)關(guān)SI閉合，第二受控開(kāi)關(guān)S2、第三受控開(kāi)關(guān)S3和第四受控開(kāi)關(guān)S4斷開(kāi)。第一電阻Rl和第五電阻R5串聯(lián),此時(shí)換向閾值信號(hào)St最大,且換向閾值信號(hào)St為第一電阻Rl的壓降。經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔后，第一受控開(kāi)關(guān)SI和第二受控開(kāi)關(guān)S2閉合，第三受控開(kāi)關(guān)S3和第四受控開(kāi)關(guān)S4斷開(kāi)。第一電阻Rl和第二電阻R2并聯(lián)后與第五電阻R5串聯(lián)，此時(shí)換向閾值信號(hào)St為第一電阻Rl和第二電阻R2并聯(lián)后的壓降，相比第一電阻Rl的壓降有所降低。再經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔后，第一受控開(kāi)關(guān)S1、第二受控開(kāi)關(guān)S2和第三受控開(kāi)關(guān)S3閉合，第四受控開(kāi)關(guān)S4斷開(kāi)。第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3并聯(lián)后與第五電阻R5串聯(lián)，此時(shí)換向閾值信號(hào)St為第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3并聯(lián)后的壓降，相比第一電阻Rl和第二電阻R2并聯(lián)后的壓降進(jìn)一步下降。又經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔后，第一受控開(kāi)關(guān)S1、第二受控開(kāi)關(guān)S2、第三受控開(kāi)關(guān)S3和第四受控開(kāi)關(guān)S4閉合，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4并聯(lián)后與第五電阻R5串聯(lián)，此時(shí)換向閾值信號(hào)St為第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4并聯(lián)后的壓降，此時(shí)換向閾值信號(hào)St最小。
[0044]在另一種實(shí)施方式中，閾值發(fā)生單元50可以包括多個(gè)串聯(lián)的電阻，且閾值發(fā)生單元50可以通過(guò)選擇性地旁路掉該多個(gè)串聯(lián)電阻中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)改變換向閾值信號(hào)的大小。例如，如圖3所不，閾值發(fā)生單兀50包括一個(gè)第二控制器52、一個(gè)第六電阻R6、一個(gè)第七電阻R7、一個(gè)第八電阻R8、一個(gè)第九電阻R9、一個(gè)第十電阻R10、一個(gè)第六受控開(kāi)關(guān)S6、一個(gè)第七受控開(kāi)關(guān)S7、一個(gè)第八受控開(kāi)關(guān)S8和一個(gè)第九受控開(kāi)關(guān)S9。其中，第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9串聯(lián)。第六受控開(kāi)關(guān)S6與第六電阻并聯(lián)；第七受控開(kāi)關(guān)S7與第七電阻R7并聯(lián)；第八受控開(kāi)關(guān)S8與第八電阻R8并聯(lián)；第九受控開(kāi)關(guān)S9與第九電阻R9并聯(lián)。第十電阻RlO—端電性連接于一個(gè)第二供電電位Vs2，另一端電性連接于第六電阻R6未與第七電阻R7電性連接的一端。第九電阻R9未與第八電阻R8連接的一端可電性連接于地電位。第二控制器52可分別控制第六受控開(kāi)關(guān)S6、第七受控開(kāi)關(guān)S7、第八受控開(kāi)關(guān)S8和第九受控開(kāi)關(guān)S9的接通和關(guān)斷。換向閾值信號(hào)St為第十電阻RlO未與第二供電電位Vs2連接一端的電位。還可以改變使用的電阻數(shù)量，以變化換向閾值信號(hào)的變化速度。雖然圖3中顯示第六受控開(kāi)關(guān)S6、第七受控開(kāi)關(guān)S7、第八受控開(kāi)關(guān)S8和第九受控開(kāi)關(guān)S9串聯(lián)連接，但第六受控開(kāi)關(guān)S6、第七受控開(kāi)關(guān)S7、第八受控開(kāi)關(guān)S8和第九受控開(kāi)關(guān)S9只需要分別與第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9并聯(lián)即可。
[0045]采用如圖3所示的閾值發(fā)生單元，在消磁電路工作的初始時(shí)刻，第六受控開(kāi)關(guān)S6、第七受控開(kāi)關(guān)S7、第八受控開(kāi)關(guān)S8和第九受控開(kāi)關(guān)S9斷開(kāi)。第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第十電阻RlO串聯(lián)，此時(shí)換向閾值信號(hào)St最大，且換向閾值信號(hào)St為第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9的壓降。經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔后，第六受控開(kāi)關(guān)S6閉合，其余受控開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。第六電阻R6被短路，第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9和第十電阻RlO串聯(lián)，此時(shí)換向閾值信號(hào)St為第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9的壓降，相比第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9的壓降有所降低。再經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔后，第六受控開(kāi)關(guān)S6和第七受控開(kāi)關(guān)S7閉合，其余受控開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。第六電阻R6和第七電阻R7被短路，第八電阻R8、第九電阻R9和第十電阻RlO串聯(lián)，此時(shí)換向閾值信號(hào)St為第八電阻R8和第九電阻R9的壓降，相比第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9的壓降進(jìn)一步下降。又經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔后，第一受控開(kāi)關(guān)S1、第二受控開(kāi)關(guān)S2和第三受控開(kāi)關(guān)S3閉合，第四受控開(kāi)關(guān)S4斷開(kāi)，第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8被短路，第九電阻R9與第10電阻RlO串聯(lián)，此時(shí)換向閾值信號(hào)St為第10電阻RlO的壓降，此時(shí)換向閾值信號(hào)St最小，第八電阻R8和第九電阻R9的壓降進(jìn)一步下降。又經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔后，所有受控開(kāi)關(guān)都閉合，第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9被短路，此時(shí)換向閾值信號(hào)St最小，且換向閾值信號(hào)St為零。
[0046]對(duì)于圖2和圖3所示的閾值發(fā)生單元，換向閾值信號(hào)變化的時(shí)間間隔，即各個(gè)受控開(kāi)關(guān)的動(dòng)作間隔為消磁電路的預(yù)設(shè)值，可以根據(jù)需要調(diào)整時(shí)間間隔的大小，以調(diào)整換向閾值信號(hào)隨時(shí)間減小的快慢。各個(gè)受控開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)順序也不局限于此，可以根據(jù)需要調(diào)整。受控開(kāi)關(guān)可采用繼電器和模擬開(kāi)關(guān)。
[0047]換向控制單兀60可輸入米樣電壓信號(hào)Sv和換向閾值信號(hào)St,且換向控制單兀60可輸出一個(gè)反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。至激勵(lì)電壓源40。翻轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。具有正負(fù)極性，且激勵(lì)電壓源40所輸出激勵(lì)電壓的極性及大小由翻轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。的極性決定。換向控制單元60可判斷采樣電壓信號(hào)Sv與換向閾值信號(hào)St的關(guān)系而改變反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。極性和大小。
[0048]在換向控制單兀60判斷米樣電壓信號(hào)Sv與換向閾值信號(hào)St關(guān)系的一種實(shí)施方式中，換向控制單元60將采樣電壓信號(hào)Sv的絕對(duì)值與換向閾值信號(hào)St比較，若采樣電壓信號(hào)Sv的絕對(duì)值等于換向閾值信號(hào)St，換向控制單元60改變反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。極性，且減小反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。的大小，使得反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。的絕對(duì)值等于換向閾值信號(hào)St。采樣電壓信號(hào)Sv的絕對(duì)值與磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小呈線性關(guān)系，因此可以用于判斷磁芯的激勵(lì)深度。
[0049]在換向控制單元60判斷采樣電壓信號(hào)Sv與換向閾值信號(hào)St關(guān)系的另一種實(shí)施方式中，換向控制單元60將采樣電壓信號(hào)Sv絕對(duì)值的微分值與換向閾值信號(hào)St比較，若采樣電壓信號(hào)Sv絕對(duì)值的微分值等于換向閾值信號(hào)St，換向控制單元60改變反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。極性且減小反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。的大小，使得反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)S。絕對(duì)值的微分值等于換向閾值信號(hào)St。采樣電壓信號(hào)Sv絕對(duì)值的微分值可反應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，因此可用于判斷磁芯的激勵(lì)深度。
[0050]消磁電路通過(guò)使待消磁器件的飽和深度隨著時(shí)間變淺使得待消磁器件消磁。對(duì)于傳統(tǒng)的開(kāi)環(huán)消磁系統(tǒng)，由于消磁的激勵(lì)電流是固定的，其頻率必須足夠低，使得消磁電流能夠上升到足夠大小的值。對(duì)于消磁電路，其擁有閉環(huán)反饋回路，因此能自動(dòng)工作在很高的頻率(幾百甚至幾千Hz)，其消磁過(guò)程最短只需要若干毫秒。
[0051]圖4用于說(shuō)明磁調(diào)制系統(tǒng)一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，磁調(diào)制系統(tǒng)包括上述消磁電路和一個(gè)濾波器80。濾波器80的輸入端接收米樣電壓信號(hào)Sv,且輸出濾波電壓信號(hào)Sf。其中濾波電壓信號(hào)Sf濾除了采樣電壓信號(hào)Sv中疊加的激勵(lì)電壓VMt，且濾波電壓信號(hào)Sf反映了待測(cè)電流的具體大小。
[0052]如圖4所示，當(dāng)磁調(diào)制系統(tǒng)用于測(cè)量穿設(shè)在磁環(huán)中的導(dǎo)體12上通過(guò)的待測(cè)電流時(shí)，換向閾值信號(hào)保持一個(gè)定值，且由于磁調(diào)制系統(tǒng)具有消磁的功能，在測(cè)量待測(cè)電流前和完成測(cè)量后，可以自動(dòng)減小磁芯的剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而減小因剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度引起的測(cè)量誤差，提聞了磁調(diào)制系統(tǒng)的可罪性和精度。
[0053]如圖4所示，在磁調(diào)制系統(tǒng)一種示意性實(shí)施方式中，磁調(diào)制系統(tǒng)包括一個(gè)信號(hào)放大器82,它的輸入端可輸入濾波電壓信號(hào)Sf,且信號(hào)放大器可放大濾波電壓信號(hào)Sf的信號(hào)強(qiáng)度后，輸出一個(gè)放大電壓信號(hào)Sa。通過(guò)設(shè)置放大器,可將放大器的輸出的放大電壓信號(hào)Sa的動(dòng)態(tài)范圍，與后續(xù)將接收該放大電壓信號(hào)Sa的處理電路的輸入動(dòng)態(tài)范圍相匹配，以此提高檢測(cè)的分辨率和精度。
[0054]如圖4所示，在磁調(diào)制系統(tǒng)的一種示意性實(shí)施方式中，激勵(lì)電壓源40的輸入端除了輸入反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)St外,還可輸入米樣電壓信號(hào)Sv,且激勵(lì)電壓Vext的大小等于米樣電壓信號(hào)Sv與反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)St之和。由于繞組與采樣電阻串聯(lián)，使得本來(lái)應(yīng)加載在繞組上的電壓部分落在了采樣電阻上，這導(dǎo)致落在繞組上的電壓隨著激勵(lì)電流的變化而變化，使對(duì)待測(cè)電流的測(cè)量結(jié)果線性度變差，通過(guò)將采樣電阻上的電壓補(bǔ)償在激勵(lì)電壓上，繞組上的電壓不受激勵(lì)電流大小影響。
[0055]圖5用于說(shuō)明剩余電流裝置的一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，剩余電流裝置包括上述磁調(diào)制系統(tǒng)和一個(gè)處理器84。其中，處理器84可輸入放大電壓信號(hào)Sa (放大電壓信號(hào)Sa由濾波電壓信號(hào)Sf經(jīng)放大器放大后得到)，且依據(jù)放大電壓信號(hào)Sa判斷導(dǎo)體中待測(cè)電流的大小，由此作出保護(hù)動(dòng)作以切斷剩余電流。
[0056]如圖5所示，在剩余電流裝置一種示意性實(shí)施方式中，處理器84中預(yù)設(shè)有一個(gè)閾值改變信號(hào)sw，且閾值改變信號(hào)Sw可以調(diào)整閾值信號(hào)St的數(shù)值及持續(xù)時(shí)間。處理器84可輸出一個(gè)閾值改變信號(hào)Sw至閾值發(fā)生單兀50,閾值發(fā)生單兀50依據(jù)閾值改變信號(hào)Sw控制換向閾值信號(hào)St隨時(shí)間減小。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，處理器84也可根據(jù)其他監(jiān)測(cè)量計(jì)算得出該閾值改變信號(hào)Sw。
[0057]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0058]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方案或變更，如特征的組合、分割或重復(fù)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.消磁電路，包括: 一個(gè)可由一個(gè)交流磁場(chǎng)消磁的待消磁器件(10)； 一個(gè)設(shè)置在所述待消磁器件(10)上的繞組(20)； 一個(gè)與所述繞組(20)串聯(lián)的米樣電阻(30),它可輸出代表其上壓降的米樣電壓信號(hào)(Sv)； 一個(gè)與所述繞組(20)和所述采樣電阻(30)串聯(lián)的激勵(lì)電壓源(40)，它可輸出產(chǎn)生所述交流磁場(chǎng)的激勵(lì)電壓(Vrart)； 其特征在于所述消磁電路還包括: 一個(gè)閾值發(fā)生單兀(50),它可輸出一個(gè)隨時(shí)間減小的換向閾值信號(hào)(St);和一個(gè)換向控制單兀(60),它可輸入所述米樣電壓信號(hào)(Sv)和所述換向閾值信號(hào)(St),且其可輸出一個(gè)反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)(S。)至所述激勵(lì)電壓源(40)，所述換向控制單元(60)可判斷所述采樣電壓信號(hào)(Sv)與所述換向閾值信號(hào)(St)的關(guān)系并由此改變所述反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)(S。)的極性及大小，且該激勵(lì)電壓源(40)藉由所述反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)(S。)極性和大小的改變來(lái)控制所述激勵(lì)電壓(Vext)的極性和大小的改變。
2.如權(quán)利要求1所述的消磁電路，其中若所述采樣電壓信號(hào)(Sv)的絕對(duì)值等于所述換向閾值信號(hào)(St)，所述換向控制單元(60 )改變所述反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)(S。)極性。
3.如權(quán)利要求1所述的消磁電路，其中若所述采樣電壓信號(hào)(Sv)絕對(duì)值的微分值等于所述換向閾值信號(hào)(St)，所述換向控制單元(60 )改變所述反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)(S。)極性。
4.如權(quán)利要求1所述的消磁電路，其中所述閾值發(fā)生單元(50)包括由復(fù)數(shù)個(gè)并聯(lián)支路構(gòu)成的并聯(lián)電路，每個(gè)并聯(lián)支路包括電阻，且所述閾值發(fā)生單元(50)可以通過(guò)選擇性地使得所述并聯(lián)電路的復(fù)數(shù)個(gè)并聯(lián)支路中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)通或切斷來(lái)改變所述換向閾值信號(hào)(St)的大小。
5.如權(quán)利要求4所述的消磁電路，其中所述閾值發(fā)生單元(50)包括: 由第一電阻(Rl)和第一受控開(kāi)關(guān)(SI)串聯(lián)連接的第一支路； 由第二電阻(R2)和第二受控開(kāi)關(guān)(S2)串聯(lián)連接的第二支路； 由第三電阻(R3)和第三受控開(kāi)關(guān)(S3)串聯(lián)連接的第三支路； 由第四電阻(R4)和第四受控開(kāi)關(guān)(S4)串聯(lián)連接的第四支路； 所述第一支路、第二支路、第三支路和第四支路并聯(lián)連接，其中:所述第一受控開(kāi)關(guān)(SI)、所述第二受控開(kāi)關(guān)(S2)、所述第三受控開(kāi)關(guān)(S3)和所述第四受控開(kāi)關(guān)(S4)的連接點(diǎn)電性連接于地電位，所述第一電阻(R1)、所述第二電阻(R2)、所述第三電阻(R3)和所述第四電阻(R4)的連接點(diǎn)電性連接第五電阻(R5)，所述第五電阻(R5)電性連接于第一供電電位(Vsi),所述換向閾值信號(hào)(St)為所述第五電阻(R5)未與所述第一供電電位(Vsi)連接一端的電位；和 第一控制器(51)，其可分別控制所述第一受控開(kāi)關(guān)(SI)、所述第二受控開(kāi)關(guān)(S2)、所述第三受控開(kāi)關(guān)(S3)和所述第四受控開(kāi)關(guān)(S4)的接通和關(guān)斷。
6.如權(quán)利要求1所述的消磁電路，其中所述閾值發(fā)生單元(50)包括復(fù)數(shù)個(gè)串聯(lián)的電阻，且所述閾值發(fā)生單元(50)可以通過(guò)選擇性地旁路掉該復(fù)數(shù)個(gè)串聯(lián)電阻中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)改變所述換向閾值信號(hào)(St)的大小。
7.如權(quán)利要求6所述的消磁電路，其中所述閾值發(fā)生單元(50)包括: 串聯(lián)連接的第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)和第九電阻(R9)，所述第九電阻(R9)未與所述第八電阻(R8)連接的一端可電性連接于地電位； 與所述第六電阻(R6)并聯(lián)的第六受控開(kāi)關(guān)(S6)、與所述第七電阻(R7)并聯(lián)的第七受控開(kāi)關(guān)(S7)、與所述第八電阻(R8)并聯(lián)的第八受控開(kāi)關(guān)(S8)和與所述第九電阻(R9)并聯(lián)的第九受控開(kāi)關(guān)(S9)； 第十電阻(R10)，其一端電性連接于一個(gè)第二供電電位(VS2)，另一端電性連接于所述第六電阻(R6)未與所述第七電阻(R7)電性連接的一端，所述換向閾值信號(hào)(St)為所述第十電阻(RlO )與所述第六電阻(R6 )連接點(diǎn)的電位； 第二控制器(52)，其分別控制所述第六受控開(kāi)關(guān)(S6)、所述第七受控開(kāi)關(guān)(S7)、所述第八受控開(kāi)關(guān)(S8)和所述第九受控開(kāi)關(guān)(S9)的接通和關(guān)斷。
8.磁調(diào)制系統(tǒng)，包括: 如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的消磁電路；和 一個(gè)濾波器(80)，其輸入端接收所述采樣電壓信號(hào)(Sv)，且輸出濾除了所述采樣電壓信號(hào)(Sv)中疊加的所述激勵(lì)電壓(Vrart)的濾波電壓信號(hào)(Sf),該濾波電壓信號(hào)(Sf)可代表所磁調(diào)制系統(tǒng)所測(cè)量的待測(cè)電流的大小。
9.如權(quán)利要求8所述的磁調(diào)制系統(tǒng)，其中所述磁調(diào)制系統(tǒng)包括一個(gè)放大器(82)，其輸入端接收所述濾波電壓信號(hào)(sf)，且輸出所述濾波電壓信號(hào)(Sf)經(jīng)放大的放大電壓信號(hào)(Sa)0
10.如權(quán)利要求8所述的磁調(diào)制系統(tǒng)，其中所述激勵(lì)電壓源(40)可輸入所述采樣電壓信號(hào)(Sv)，且所述激勵(lì)電壓(Vrart )為所述采樣電壓信號(hào)(Sv)與所述反轉(zhuǎn)電壓信號(hào)(St)之和。
11.剩余電流裝置，包括: 如權(quán)利要求8所述的磁調(diào)制系統(tǒng)；和 一個(gè)處理器(84)，其可輸入所述濾波電壓信號(hào)(Sf)，且依據(jù)所述濾波電壓信號(hào)(Sf)判斷所述導(dǎo)體中待測(cè)電流的大小。
12.如權(quán)利要求11所述的剩余電流裝置，其中所述處理器(84)可輸出一個(gè)預(yù)設(shè)于所述處理器(84)的閾值改變信號(hào)(Sw)至所述閾值發(fā)生單元(50)，所述閾值發(fā)生單元(50)依據(jù)所述閾值改變信號(hào)(Sw)控制所述換向閾值信號(hào)(St)隨時(shí)間減小。
【文檔編號(hào)】H01F13/00GK104376961SQ201310359678
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】吳迪, 杜明勝 申請(qǐng)人:西門子公司