[发明专利]一种隔离电流传感器

权利要求书

1.一种隔离电流传感器，其特征在于，包括:低频电流信号采样模块、高频电流信号采样模块、信号后处理模块；所述低频电流信号采样模块包括：采样电阻、隔离放大器、隔离放大器信号调理模块；所述高频电流信号采样模块包括：罗氏线圈、罗氏线圈信号调理模块；所述隔离放大器信号调理模块包括第一低通滤波器，所述罗氏线圈信号调理模块包括第二低通滤波器；

所述采样电阻将测得的低频电流转换成电压信号，并将该电压信号传送至隔离放大器进行隔离放大，所述隔离放大器与隔离放大器信号调理模块级联，所述隔离放大器将隔离放大后的信号传送至隔离放大器信号调理模块；所述隔离放大器信号调理模块中的第一低通滤波器对收到的信息进行滤波处理，得到低频电流信号的采样，并将采样的低频电流信号传送至信号后处理模块；所述罗氏线圈与罗氏线圈信号调理模块级联，所述罗氏线圈将测得的高频电流信号传送至罗氏线圈信号调理模块；所述罗氏线圈信号调理模块中的第二低通滤波器对收到的高频电流信号进行滤波处理，得到高频电流信号的采样，并将滤波处理后的信号传送至信号后处理模块；所述信号后处理模块将收到的低频信号和高频信号进行重建处理，从而得到原始的带宽电流信号；

隔离放大器与隔离放大器信号调理模块级联时满足：ω_lf＜＜ω_{iso_amp}，ω_lf为第一低通滤波器的带宽，ω_{iso_amp}为隔离放大器的带宽；则隔离放大器与隔离放大器信号调理模块级联后的传递函数为：

其中，G_{iso_amp}为隔离放大器的传递函数，G_lf为第一低通滤波器的传递函数，K_{iso_amp}为隔离放大器的传递函数的系数，K_lf为第一低通滤波器的传递函数的系数，s为拉普拉斯算子；

所述罗氏线圈与罗氏线圈信号调理模块级联时满足：ω_{lf_rg}＜＜ω_{rg_coil}，其中ω_{lf_rg}为第二低通滤波器的带宽，ω_{rg_coil}为罗氏线圈的带宽；则罗氏线圈与罗氏线圈信号调理模块级联后的传递函数为：

G_{rg_coil}为罗线圈的传递函数，G_{lf_rg}为第二低通滤波器的传递函数，K_{lf_rg}为第二低通滤波器的系数，M_{rg_coil}为罗氏线圈的互感系数，s为拉普拉斯算子；

所述信号后处理模块将收到的低频信号和高频信号进行重建处理，从而得到原始的带宽电流信号；具体为：将低频信号和高频信号相加；重建时满足以下条件：

ω_lf＝ω_{lf_rg}

K_{iso_amp}K_lf＝K_{lf_rg}ω_lfM_{rg_coil}＝K_i

其中，ω_lf为第一低通滤波器的带宽，ω_{lf_rg}为第二低通滤波器的带宽；K_{iso_amp}为隔离放大器的传递函数的系数，K_lf为第一低通滤波器的传递函数的系数；K_{lf_rg}为第二低通滤波器的系数，M_{rg_coil}为罗氏线圈的互感系数；K_i为比例系数常数；

则信号后处理模块的传递函数为：

其中，G_{iso_amp}为隔离放大器的传递函数，G_lf为第一低通滤波器的传递函数，G_{rg_coil}为罗线圈的传递函数，G_{lf_rg}为第二低通滤波器的传递函数。

2.根据权利要求1所述的一种隔离电流传感器，其特征在于，所述第一低通滤波器和第二低通滤波器采用RC低通滤波器、基于运放的有源低通滤波器或数字滤波器，采用数字滤波器时，通过DSP，单片机，处理器，ASIC或者FPGA数字处理电路实现。

3.根据权利要求1所述的一种隔离电流传感器，其特征在于，当隔离放大器的传输函数采用二阶低通滤波等效代替时，其传递函数具体如下所示：

其中，G_{iso_amp}为隔离放大器的传递函数，K_{iso_amp}为隔离放大器的传递函数的系数，ω_{iso_amp}为隔离放大器的带宽，ζ_{iso_amp}为隔离放大器的传递函数的阻尼系数，s为拉普拉斯算子。