[发明专利]电流感测电路和包括电流感测电路的电流感测组件

说明书

本发明提供了一种与布置在具有初级电流的导体周围的罗戈夫斯基线圈(2)一起使用的电流感测电路(100)，所述电流感测电路包括输入端子(102、104)，所述输入端子被构造成接收所述罗戈夫斯基线圈的输出电压；模数转换器(112)，所述模数转换器被构造成将差分电压转换成数字差分电压信号；数字积分器(114)，所述数字积分器被构造成接收所述数字差分电压信号、实现离散时间传递函数以及输出数字积分器输出信号，所述离散时间传递函数是模拟积分器的传递函数的变换；和直流阻塞滤波器(116)，所述直流阻塞滤波器被构造成从所述数字积分器输出信号中去除直流偏压以及输出与所述导体中的所述初级电流成比例的数字电流输出信号。

背景技术

技术领域

本发明所公开的概念整体涉及电路，并且具体地涉及用于解析来自罗戈夫斯基线圈的输出的电流的电流感测电路。

发明背景

准确测量电流对于许多保护、计量和控制应用是重要的。在许多电流测量技术中，基于罗戈夫斯基线圈的电流感测技术已广泛用于在保护、计量和监测应用中测量交流电流(AC)或高速电流脉冲。

图1为罗戈夫斯基线圈2的等轴视图。罗戈夫斯基线圈2包括缠绕在非磁芯上的线圈。因此，罗戈夫斯基线圈不会饱和并且提供宽的工作电流范围。罗戈夫斯基线圈2被布置用于感测流过导体8的电流i_P(t)。罗戈夫斯基线圈2的输出为其输出端子4、6之间的电压v_R(t)。

图2为与图1的罗戈夫斯基线圈2一起使用的电流感测电路的电路图。电流感测电路包括端子10、12，该端子连接到图1的罗戈夫斯基线圈2的输出端子4、6。在端子10、12之间实现电压v_R(t)。铁氧体珠14、16电连接到端子10、12并且抑制电压v_R(t)中的高频噪声。铁氧体珠14、16的输出电连接到包括两个电阻器18、20和电容器22的电阻器-电容器-电阻器分流电路。两个电阻器18、20和电容器22构成RC滤波器，该RC滤波器用作模拟积分器。仪表放大器24电连接在电容器22两端。仪表放大器24的输出电压v_o(t)与流过导体8的电流i_P(t)成比例。

使用图2的电流感测电路来解析流过图1的导体8的电流i_P(t)存在一些挑战。首先，难以根据罗戈夫斯基线圈2的相对较小的输出电压v_R(t)来解析电流i_P(t)。其次，难以应对在断路器操作中频繁发生的大的温度变化。

如前所述，罗戈夫斯基线圈2包括非磁芯。由于非磁芯，与导体和具有磁芯的电流感测元件(诸如电流互感器)之间的相互耦合相比，罗戈夫斯基线圈2和导体8之间的相互耦合较小。这导致罗戈夫斯基线圈2的输出电压v_R(t)较小。此外，如在图2的电流感测电路中所使用的，模拟积分器的使用加剧了这种情况。与罗戈夫斯基线圈2的输出电压v_R(t)相比，仪表放大器24的输出电压v_o(t)甚至更小。较小电压比较大电压具有更小的信噪比(SNR)。因此，较小电压更易受噪声的影响，并且当需要高精度时(诸如在计量和控制应用中)可能会造成困难。

表1示出了罗戈夫斯基线圈(诸如图1的罗戈夫斯基线圈2)的工作温度与线圈电阻之间的关系。

表1