[发明专利]电能测量装置及其电流测量机构

说明书

本发明公开了一种电能测量装置及其电流测量机构，电流测量机构包括磁芯、霍尔元件、绝缘层、控制模块、至少两组不同匝数比的副边补偿线圈和至少两个副边驱动模块；副边驱动模块用于根据霍尔元件输出的霍尔电流生成目标副边补偿电流，并将目标副边补偿电流输入至副边补偿线圈；控制模块用于获取目标副边补偿电流，并根据目标副边补偿电流获取目标原边电流。本发明实现了扩大电流测量范围以及电压测量范围；同时，通过基准电路、电流输出电路、电压输出电路实现对电能测量装置的自动校准，自动完成了消磁，消除了电能测量装置中存在的误差，提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种电能测量装置及其电流测量机构。

背景技术

目前，主要通过如下两种方式测量被测设备消耗的直流电能：基于采样电阻测量直流电能和通过闭环霍尔测量直流电能。

对于基于采样电阻测量直流电能的测量电路，虽然电路结构简单，极易容易实现直流电能的测量；但是，这种测量方式在长期的测量中会存在如下问题：由于直流电是方向不改变的电流，根据安培定则，采样电阻附近会一直存在一个磁场，在长期的运行中，由于磁场的存在，采样电阻会吸附周围空气中的带电离子或者附着物，从而造成采样电阻的阻值改变，这样采样电阻的电流采样就会存在误差，由于电流采样信号是一个非常小的信号，通常只有几个毫伏到几十个毫伏之间，因此由于采样电阻改变带来的采样误差会最终导致计量的巨大误差，造成测量精度较低的问题。

对于通过闭环霍尔测量直流电能的测量电路，虽然基本解决了上述的采样电阻长期在直流磁场中发生精度误差漂移带来的计量失准问题，但是，该测量方式会存在如下问题：1)测量范围较小，不能满足实际使用需求；2)霍尔的闭环传感器在使用一段时间后，校准好的零点会发生偏移，即发生充磁现象，从而造成计量误差一直存在，造成测量精度较低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电能测量电路存在测量范围较小、测量精度较低等缺陷，提供一种电能测量装置及其电流测量机构。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种电流测量机构，所述电流测量机构包括磁芯、霍尔元件、绝缘层、控制模块、至少两组不同匝数比的副边补偿线圈和至少两个副边驱动模块；

所述磁芯上设有开口槽，所述霍尔元件放置在所述开口槽内；

每个所述副边补偿线圈均缠绕在所述磁芯上，不同的所述副边补偿线圈之间通过所述绝缘层进行隔离；

其中，每个所述副边补偿线圈对应一个所述副边驱动模块；

所述副边驱动模块的输入端与所述霍尔元件电连接，所述副边驱动模块的输出端与所述副边补偿线圈的输入端电连接；

所述副边驱动模块用于根据所述霍尔元件输出的霍尔电流生成目标副边补偿电流，并将所述目标副边补偿电流输入至所述副边补偿线圈；

其中，所述目标副边补偿电流用于保持所述霍尔元件处于零磁通的工作状态；

不同匝数比的所述副边补偿线圈对应的第一电流测量范围构成目标电流测量范围；

所述目标电流测量范围包含所述第一电流测量范围；

所述控制模块与每个所述副边驱动模块的输出端电连接；

所述控制模块用于获取所述目标副边补偿电流，并根据所述目标副边补偿电流获取目标原边电流。

较佳地，所述控制模块用于在所述目标原边电流超过当前开启的所述副边补偿线圈对应的电流测量范围时，则控制其他测量范围连续的设定数量的所述副边补偿线圈开启工作。

较佳地，所述控制模块包括数模转换单元和计算单元；