一种新型的直流电流测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型的直流电流测量装置。属于直流电能计量技术的直流电流测量技术领域，本发明专利技术是为了解决现有直流电流传感器在直流电能计量的不足，当直流电流中叠加有较大交流分量时，现有的直流传感器测量结果可能导致电能“多计量”或“少计量”的现象，本发明专利技术提出一种新型的直流电流测量装置，将叠加有交流分量的直流电流进行分离，分别输出直流分量和交流分量，为直流电能表的电流采集提供了多种选择，从而进一步提高直流电能计量的准确度。一种新型的直流电流测量装置包括直流测量用电磁铁芯、交流测量用电磁铁芯、输入电流测量线圈、激励电流、直流检测线圈、反馈线圈、交流检测线圈、放大电路、平均值计算电路、积分电路、功率放大电路、滤波电路、直流输出以及交流输出。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的直流电流测量装置
本专利技术涉及直流电能计量技术的直流电流测量领域，具体涉及一种新型的直流电流测量装置。
技术介绍
近年来，直流输配电越来越多的应用到电网中，在直流输电母线上并联有不同的负载，比如通过DC/AC给电动机或其他交流装置供电，而交流负载往往需要无功功率，这些通过DC/AC变换器的无功需求会导致直流端的输入电流叠加了一个交流分量，它是DCAC变换器交流端的无功需求产生的，在有些场合(如地铁机车)，这部分叠加在直流上的交流分量很大，且频率较低，难以通过滤波手段滤除。随着直流电网的广泛应用，直流电能表将作为直接电能计量的重要依据，而前述的这种现象，传统的直流传感器不能分解出电流中的直流分量和交流分量，在交流分量较大的情况下，通过传统直流传感器采集的电流信号到直流电能表端，将导致电能“多计量”或“少计量”的现象出现。传统的直流电流传感器有分流器、霍尔传感器以及磁调制传感器等，利用分流器和霍尔传感器测得的电流信号既包含直流分量也包含交流分量，在直流电能表测量中将交流分量以有效值的方式与直流分量相加，然后进行电能计量，在负载存在无功电流的情况下，它将导致电能“多计量”；利用磁调制直流传感器测量结果仅包含直流分量，而直流电网的直流电压也是叠加有一定的交流分量，电流信号中交流成分中与电压信号中的交流成分中频率相同的那部分属于有功功率，必须被计量，这种情况下，磁调制直流传感器测量将导致电能“少计量”现象。直流电能表作为未来直流电网中计量结算的重要仪表，提高电能计量准确度是非常必要的，根据直流电网中直流电流的特点，分离出直流电流中的直流分量和交流分量，再进行相关处理是提高直流电能计量的有效手段。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有直流电流传感器在直流电能计量的不足，当直流电流中叠加有较大交流分量时，现有的直流传感器测量结果可能导致电能“多计量”或“少计量”的现象，本专利技术提出一种新型的直流电流测量装置，它将直流电流分解为直流分量和交流分量两部分输出，为直流电网中的直流电能表准确测量提供电流多种选择方案。以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种新型的直流电流测量装置，包括直流测量用电磁铁芯、交流测量用电磁铁芯、输入电流测量线圈、激励电流、直流检测线圈、反馈线圈、交流检测线圈、放大电路、平均值计算电路、积分电路、功率放大电路、滤波电路、直流输出以及交流输出。其特征在于被测直流电流通过输入电流测量线圈分别绕接在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯匝数大于直流测量用电磁铁芯，其匝数比为k；激励电流产生交流激励电流，其电流频率大于2kHz，它通过线圈绕制在直流测量用电磁铁芯上；直流检测线圈绕制在直流测量用电磁铁芯上；反馈线圈分别绕接在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯匝数大于直流测量用电磁铁芯，其匝数比为k；交流检测线圈绕接在交流测量用电磁铁芯上。一种新型的直流电流测量装置，其特征在于所述的将叠加有交流分量的直流电流分解及测量过程如下：激励电流模块产生交流电流，通过线圈在直流测量用电磁铁芯内产生交流磁通φ1，令激励电流在直流测量用电磁铁芯中产生的磁通接近饱和点处。当被测直流电流为零时，直流检测线圈在交流激励磁通φ1的作用下，产生对称的交流感应电势，经放大电路放大后通过平均值计算电路，由于感应电势上下对称，其周期内平均值为零，所以直流检测线圈产生的感应电势经过平均值计算电路、积分电路、直流输出后输出为零。当被测直流电流不为零时，其通过输入电路测量线圈分别在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯中产生直流磁通φ2，又由于直流测量用电磁铁芯在激励电流作用下产生的交流磁通φ1已经处于饱和点处，两个磁通的共同作用将使直流测量用电磁铁芯内的磁通进入非线性饱和区，设直流磁通方向与激励电流产生的交流磁通的正方向相同，则合成后的磁通上半波进入非线性饱和，此时，直流检测线圈在交直流合成磁通的作用产生不对称的畸变交流感应电势，表现为上半波小于下半波，感应电势经放大电路和平均值计算电路后输出平均值，经积分电路，然后再经过功率放大电路后通过反馈线圈产生与直流磁通φ2方向相反的直流磁通φ3，当φ2不等于φ3时，直流检测线圈在合成磁通的作用下仍产生不对称的交流感应电势，经平均值计算电路后输出不为零，在积分电路的作用下，积分输出不断增大，从而使反馈线圈电流不断增大，直流磁通φ3也不断增大，直到φ2等于φ3时，直流测量用电磁铁芯内的直流磁通被抵消，直流检测线圈在交流磁通φ1的作用下产生对称的交流感应电势，此时经平均值计算电路输出为0，积分电路输出不再增大，直流输出模块输出被测直流电流，实现直流电流测量。当被测直流电流不含交流分量时，交流测量用电磁铁芯内的直流磁通φ2和反馈线圈产生的直流磁通φ3相互抵消，交流检测线圈没有感应电动势，输出为零。当被测直流电流含有交流分量时，在平均值计算电路、积分电路、功率放大电路以及反馈线圈的作用下，交流测量用电磁铁芯内的直流磁通φ2和反馈线圈产生的直流磁通φ3相互抵消，此时交被测电流的交流分量在交流测量用电磁铁芯中产生交变的磁通φ4，由于输入电流测量线圈在交流测量用电磁铁芯的匝数更多，交流分量产生的磁动势作用明显，此时交流检测线圈产生感应电动势，经滤波和交流输出，实现被测电流交流分量的测量。本专利技术能够达到如下效果：本专利技术将叠加有交流分量的直流电流进行分离，分别输出直流分量和交流分量，为直流电能表的电流采集提供了多种选择，从而进一步提高直流电能计量的准确度。附图说明图1是本专利技术的一种新型的直流电流测量装置示意框图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例，一种新型的直流电流测量装置，参见图1所示，包括直流测量用电磁铁芯1、交流测量用电磁铁芯2、输入电流测量线圈3、激励电流4、直流检测线圈5、反馈线圈6、交流检测线圈7、放大电路模块8、平均值计算电路模块9、积分电路模块10、功率放大电路模块11、滤波电路模块12、直流输出模块13以及交流输出模块14。所述的被测直流电流通过输入电流测量线圈3分别绕接在直流测量用电磁铁芯1和交流测量用电磁铁芯2上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯2匝数大于直流测量用电磁铁芯1，其匝数比为k；激励电流4产生交流激励电流，其电流频率大于2kHz，它通过线圈绕制在直流测量用电磁铁芯1上；直流检测线圈5绕制在直流测量用电磁铁芯1上；反馈线圈6分别绕接在直流测量用电磁铁芯1和交流测量用电磁铁芯2上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯2匝数大于直流测量用电磁铁芯1，其匝数比为k；交流检测线圈7绕接在交流测量用电磁铁芯2上。一种新型的直流电流测量装置，其特征在于所述的将叠加有交流分量的直流电流分解及测量过程如下：激励电流模块4产生交流电流，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的直流电流测量装置，包括直流测量用电磁铁芯、交流测量用电磁铁芯、输入电流测量线圈、激励电流、直流检测线圈、反馈线圈、交流检测线圈、放大电路、平均值计算电路、积分电路、功率放大电路、滤波电路、直流输出以及交流输出。其特征在于被测直流电流通过输入电流测量线圈分别绕接在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯匝数大于直流测量用电磁铁芯，其匝数比为k；激励电流产生交流激励电流，其电流频率大于2kHz，它通过线圈绕制在直流测量用电磁铁芯上；直流检测线圈绕制在直流测量用电磁铁芯上；反馈线圈分别绕接在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯匝数大于直流测量用电磁铁芯，其匝数比为k；交流检测线圈绕接在交流测量用电磁铁芯上。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型的直流电流测量装置，包括直流测量用电磁铁芯、交流测量用电磁铁芯、输入电流测量线圈、激励电流、直流检测线圈、反馈线圈、交流检测线圈、放大电路、平均值计算电路、积分电路、功率放大电路、滤波电路、直流输出以及交流输出。其特征在于被测直流电流通过输入电流测量线圈分别绕接在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯匝数大于直流测量用电磁铁芯，其匝数比为k；激励电流产生交流激励电流，其电流频率大于2kHz，它通过线圈绕制在直流测量用电磁铁芯上；直流检测线圈绕制在直流测量用电磁铁芯上；反馈线圈分别绕接在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯上，绕接在两个铁芯的电流方向相同，匝数不同，绕在交流测量用电磁铁芯匝数大于直流测量用电磁铁芯，其匝数比为k；交流检测线圈绕接在交流测量用电磁铁芯上。


2.一种适用于权利要求1所述的一种新型的直流电流测量装置，其特征在于，所述的将叠加有交流分量的直流电流分解及测量过程如下：
激励电流模块产生交流电流，通过线圈在直流测量用电磁铁芯内产生交流磁通φ1，令激励电流在直流测量用电磁铁芯中产生的磁通接近饱和点处；
当被测直流电流为零时，直流检测线圈在交流激励磁通φ1的作用下，产生对称的交流感应电势，经放大电路放大后通过平均值计算电路，由于感应电势上下对称，其周期内平均值为零，所以直流检测线圈产生的感应电势经过平均值计算电路、积分电路、直流输出后输出为零；
当被测直流电流不为零时，其通过输入电路测量线圈分别在直流测量用电磁铁芯和交流测量用电磁铁芯中产生直流磁通φ2，又由于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫民，陆鑫红，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33