[发明专利]改进的电流传感器

说明书

技术领域

本发明的主题是改进的绝缘电流传感器，与装在飞机上的电子功率伺服装置相适应。

本发明的领域是电流传感器。更具体的，本发明的领域是在航空、汽车、铁路和能源领域有重要发展的电子功率装置的伺服/控制。在这些电子系统中，物理量“电流”的测量实际上是一个需要测量的控制变量，以便操纵装置。

本发明的一个目的是提供一种适应飞机环境的传感器，特别是能承受大温度变化的传感器。

本发明的另一个目的是提供一种具有很大使用范围的传感器。

本发明的再一个目的是提供一种具有良好的线性的传感器。

背景技术

现有技术中存在多种用于进行电流测量并结合在电子装置的控制回路中的装置。

测量电流的最显而易见的方法是通过分流电阻，该方法在于并联一个小电阻，并测量其两端的电压。显然，该方法不完全另人满意。

要测量的电流在高压下(几百伏)在导体中流动，因此不容易提取该测量，并将其恢复到接地的水平。

通常需要一个绝缘放大器。这样，相关电子系统很快变得复杂(参照导体电位的二次供电、变压器)。

电阻是一种强散热元件。为了进行电流测量，一般选择低值电阻，以便使散热损失最小化，但随之而来的缺点是对弱电流要测量非常低的电压值(约几个毫伏)，这会导致明显的精度丧失。因此，需要在精度与测量电阻产生的损失之间进行折中。因此，该方法需要在每次使用时对测量装置进行调整。

现有技术的另一方法是通过闭路的霍尔效应传感器来测量电流。图1示出该方法。

要测量的电流Iprim穿过主导体101。主导体在一个磁环102中通过，磁环的作用是使电流Iprim在主导体101中通过而产生的场线进行集中。

一个霍尔效应片103包含在磁路中形成的一个间隙中。霍尔效应片产生与磁通密度B、电流Ic、和称为霍尔常数的常数成比例的一个电压Vh。该电压Vh通过放大器104放大，并转换为成比例的电流Is。

一个Ns匝的次级线圈105接受电流Is。该线圈称为补偿线圈，因为由电流Is穿过，该线圈将抵消由主导体在磁环中产生的安匝数(ampere-turns)，以得到：Ns＊Is-Nprim＊Iprim＝0。

在测量电阻106的端点和测量点测量的Vsense根据量Iprim的最终表达式为：

Vint=Rsense·NprimNs·Iprim]]>

但是，这些霍尔效应传感器具有局限性，使得在某些环境下的使用很复杂。在这些局限中，至少有以下这些：

-在过流情况下的磁偏移的危险。该超负荷由于磁性材料的剩磁场可能引起意外的饱和。其结果是破坏传感器的准确性。因此需要去磁。所以在这方面必须考虑经常进行维护。

-该传感器一般对温度变化非常敏感。将磁场B与霍尔效应元件中的电压Vh相关联的计算常数随温度而变化。所述元件还产生偏移电压，这导致电流零点附近的不准确性。

发明内容

在本发明中，通过使用一种装置来解决这些问题，该装置具有一个局部带绕组的磁环，该绕组的线圈由一个振荡器供电。图2示出本发明的一个概括实施例。

图2示出一个磁环201，其特征在于它的几何尺寸，Le是它的有效长度，Ae是它的有效面积。该磁环的特征还在于它的磁特性，该特性通过它的磁滞回线B＝fct(H)体现。B是磁性材料中的磁通密度，H是磁场。

图2还出示一个主导体202，电流Iprim在其中流动。该导体围绕磁环形成Nprim匝。在图2的例子中，Nprim为1。

一个次导体203，称为激励线圈，该导体一方面与一个方波信号发生器204连接，另一方面与可以测量电流Isec的一个电阻205(值为Rsense)连接。该线圈具有Nsec匝(一般约为一千左右)。

方波信号电压发生器204发送一个在电压+E和-E之间摆动的方波电压Vosc。该发生器的作用是以频率Fosc交替地将磁性材料带到从+Bsat到-Bsat的饱和(即磁通密度的偏移ΔB)。

在这些条件下，观察到的电流Isec带有延迟地、连续地沿已知曲线跟随电压Vosc的变化。

如果主导体中没有任何电流流动，则该电流的形态完全集中在电流零点附近。