[发明专利]多相电流测量装置和用于多相电流测量的方法

说明书

本发明涉及一种用于测量具有N个电流导体(12)的多导体电流系统的电流的测量方法和多相电流测量装置(10、20、30、40、50、60)，包括用于确定测量平面中相邻电流导体(12)的导体电流之间的磁场强度差的N‑1个磁阻梯度传感器(14)，其中N＞2。提出为了补偿两个相邻电流导体(12)的DC场分量的目的而相对于每个磁阻梯度传感器(14)布置另外的电流导体(12)中的至少一个的至少一个旁路导体(16)。根据该方法，为了抑制两个相邻电流导体(12)的导体电流的DC分量，至少一个另外的电流导体(12)的旁路电流，优选是所有另外的电流导体(12)的旁路电流被旁路导体(16)以对称的方式引导通过所述磁阻梯度传感器(14)的测量平面。

技术领域

本发明涉及一种用于测量具有N个电流导体和N-1个磁阻梯度传感器的多导体电流系统的电流的电流测量装置，其中N2，并且涉及一种相关联的测量方法，尤其是用于高电流测量的方法。

背景技术

从现有技术中已知一种方法和一种多相电流测量装置，该方法和多相电流测量装置借助于磁阻梯度传感器来测量测量平面中相邻的电流导体的导体电流之间的磁场强度差。

DE 197 48 550 A1和EP 0 874 244 B1相应描述了一种方法和一种多相电流测量装置，其中可以使用N-1个磁阻梯度传感器来测量N个导体中的电流。以这种方式可以实现电流测量装置的紧凑结构，其中，总电流可以使用电流导体和N-1个梯度传感器基于各个相邻的电流导体之间的梯度磁场测量值来确定。为此，明确参考上述文献的公开内容，这些文献提供了对差动电流测量原理的更详细的解释，该原理也是本发明的基础。

DE 197 48 550 A1描述了一种用于测量n个导体中的电流的方法以及用于执行该方法的装置。用n-1个磁阻传感器测量n个导体中的电流，其中传感器被构造为用于测量由导体电流或多个导体电流产生的磁场强度差的梯度计。

EP 0597 404 A2描述了一种用于确定多导体系统的导体电流的方法和设备。该方法是基于对多导体系统的总磁场中的矢量磁场强度的仪器检测。各个导体电流根据测得的场强来计算。用于执行该方法的测量装置包括与导体的数量相等的多个传感器，或者在三相系统的情况下，也包括仅两个传感器，它们布置在靠近三导体系统的总磁场中且在磁屏蔽设备内并且与评估设备连接。

然而，在实际使用中已经发现，现有技术的电流测量装置容易出错，特别是在测量每根电流导体可能达到数百安培的高电流时。因此，当将上述文献中公开的电流测量装置例如应用于三导体系统中的超过600A峰值的电流的测量时，发现高度的不准确性，这意味着上述方法实际上不能用于每个电流相大于100-500A峰值电流的电流测量。之所以这样的原因是对于实际使用试图使测量装置尽可能紧凑。在例如图1所示的这种高度紧凑的电流测量装置中，各个电流导体12之间的间距是如此之小，以至于相邻电流导体12之间的DC场(该DC场是在两个电流导体中由沿相同方向定向的电流产生的)将梯度传感器14的工作点转换到非线性特性曲线范围内，从而在大于100A峰值的高电流下出现明显的电流测量失真和不准确性。

另一方面，如果增加各个电流导体之间的间距，则梯度场会减小，这进而导致不准确的测量结果。这还极大地增加了安装空间，其中对于许多应用而言，扩大测量面积是不可能的。

当相邻的电流导体(它们之间布置有梯度传感器)在同一方向上承载相同强度的电流时，总是出现最大的DC场。如果DC场明显超过场梯度，则梯度传感器的特性曲线可能会被移动到无法精确确定电流梯度的非线性范围中。特别是在三相或更多相的旋转磁场应用中，这可能在一个周期内出现两次或更多次。通过闭环控制产生反磁场以便补偿DC场的影响的补偿设备不能在上述高电流值下实现充分的校正，从而在测量结果中出现非线性失真。

针对上述现有技术的背景，当借助于N-1个梯度传感器将磁阻梯度传感器应用于N个电流导体中的电流确定时，由此就会产生问题，并且如果超过特定的电流强度，则可能出现失真，其使得无法在多相电流系统中高电流下应用。