[发明专利]信号积分电路和断路器智能控制器

说明书

技术领域

本发明涉及低压电器领域，特别涉及一种信号积分电路和断路器智能控制器。

背景技术

现在普遍应用空心线圈(Rogowski)作为电流传感器，因其无磁饱和现象，测量范围广，带宽高且体积小，绝缘简单，成本低廉，越来越广泛地应用于测量控制和计量保护等方面。利用空心线圈测量电流时线圈围绕载有被测电流的导体，当被测电流发生变化时，线圈两端感应出电压信号，被测电流与空心线圈感应电压之间存在如下关系：

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M为空心线圈与载流导体之间的互感系数，由此可以看出空心线圈感应电压与被测电流在时间上的导数成比例。因此，在应用空心线圈作为电流传感器时，必须对空心线圈感应电压进行积分才能得出与被测电流呈线性关系的电压信号。

为了实现信号的积分，一般使用一种低通滤波器来实现，最简单的实现方式是：一个电阻和电容的组合(RC低通滤波器)，通俗地称为无源积分电路，因该积分电路存在误差大，灵敏度低等缺点，真正在应用中多采用有源积分电路和数字积分器。

有源积分电路是基于运放技术组成的模拟积分器，理想的模拟积分器在一定频率范围内具有很好的频响特性及幅相频特性，且在空心线圈及模拟积分器均为理想器件的情况下，模拟积分器的输出电压特性与一次测的电流特性能保持高度一致，但实际上，受加工工艺及电子元器件的影响，空心线圈和模拟积分器都很难做到理想的状态，只能采用一些复杂的信号调理电路进行处理，以保证采样信号的精度；数字积分器虽然可以成技术上实现高精度，高灵敏度的积分运算，但是需要性能强大的数字信号处理芯片和高精度的ADC及DAC且对算法依赖性强。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单，灵敏度高，性能稳定的信号积分电路和断路器智能控制器。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种信号积分电路，包括第一运算放大器U1，其特征在于：第一运算放大器U1的反相输入端和正相输入端分别与信号积分电路的第一输入端IN1和第二输入端IN2连接，第一运算放大器U1的输出端与信号积分电路的第一输出端OUT连接；还包括低通滤波器，限制信号积分电路2的最大输出幅度的限幅电路和直流分量电路；在第一输入端IN1和第二输入端IN2与第一运算放大器U1之间设有低通滤波器，在第一输入端IN1和第二输入端IN2与低通滤波器之间设有直流分量电路，所述限幅电路与第一运算放大器U1电路连接；所述直流分量电路还与抬升输出信号的基准电压Vref和第一运算放大器U1的正相输入端连接。

进一步，所述低通滤波器包括第一电阻R1，第二电阻R2和第二电容C2；所述第一电阻R1和第二电阻R2的一端分别连接到信号积分电路的第一输入端IN1和第二输入端IN2，另一端分别连接到第一运算放大器U1的反相输入端和正相输入端；第二电容C2的一端连接到第一电阻R1和第一运算放大器U1之间，另一端连接到第二电阻R2和第一运算放大器U1之间。

进一步，所述限幅电路包括第五电阻R5，第六电阻R6，信号积分电路的电源VCC经过第五电阻R5连接到第一运算放大器U1的电源正端VDD，第一运算放大器U1的接地端VSS经过第六电阻R6接地。

进一步，所述直流分量电路包括第七电阻R7和第八电阻R8，第七电阻R7和第八电阻R8串联，串联后第七电阻R7的另一端连接到低通滤波器与第一输入端IN1之间，第八电阻R8的另一端连接到低通滤波器与第二输入端IN2之间；第七电阻R7和第八电阻R8的中间节点连接到基准电压Vref，第四电容C4和第四电阻R4并联，并联后的一端连接基准电压Vref，另一端连接到第一运算放大器U1的正相输入端。