[实用新型]一种基于MOSFET的自动变匝比电流互感器

说明书

一种基于MOSFET的自动变匝比电流互感器，包括电流互感器本体、采样自控电路、驱动电路与辅助电源。电流互感器随着原边电流变化而相应改变匝比可有效地抑制其出口电压的变化范围，使电流互感器副边的后续电路得以简化。自动变匝比电流互感器可用于大电流条件下的交流采样，由于采用变匝比技术利于提高不同电流范围内的采样精度，采用自动控制则提高其实用性与控制灵活性。本实用新型实现电流互感器副边匝数的自动调节，有利于在不同原边电流大小的情况下通过副边匝数自动调节来约束副边输出电压的变化范围，从而有利于简化后续电路设计，也可以提高不同电流大小范围下的采样精度。

技术领域

本实用新型涉及电流互感器领域，尤其涉及一种基于MOSFET的自动变匝比电流互感器。

背景技术

电流互感器应用广泛，当电流互感器的原边电流变化范围过大时，副边出口电压变化范围过大，导致后续电路处理困难。如电流互感器随着原边电流变化而相应改变匝比可有效地抑制其出口电压的变化范围，使电流互感器副边的后续电路得以简化。

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是一种具备双向导通能力的全控型功率器件，且导通压降与导通阻抗均较小，适合充当可控开关。如采用继电器充当开关，继电器属于机械开关，运行中可能产生电弧，安全性差且使用寿命短，也不适合应用于户外或环境相对苛刻的工作条件下。考虑到目前可控硅(SCR)与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其它功率器件导通压降或导通阻抗较高，不推荐进行此应用，氮化镓(GaN)器件是一种很有前途的功率器件但目前价格较高且驱动控制相对复杂，如有成本考量也不推荐。

自动变匝比电流互感器可用于大电流条件下的交流采样，由于采用变匝比技术利于提高不同电流范围内的采样精度，采用自动控制则提高其实用性与控制灵活性。本实用新型可用于电流采样也可用于磁场能量获取。

发明内容

本实用新型的目的是，为了解决当电流互感器的原边电流变化范围过大时，导致副边出口电压变化范围过大，或者由此引起不同电流范围下精度降低的问题。本实用新型提出一种基于MOSFET的自动变匝比电流互感器，随着原边电流变化而自动改变匝比以抑制副边出口电压的变化范围，提高采样精度。

实现本实用新型的技术方案是，本实用新型一种基于MOSFET的自动变匝比电流互感器包括：

电流互感器本体，副边线圈由具备多个匝数相同或不同的子线圈串联构成，各个子线圈除一个子线圈外，其余子线圈采用某种方式与交流开关联结且通过对交流开关的通断控制，可实现控制副边线圈的实际工作匝数；所述电流互感器本体不包括原边，对原边匝数无要求可以是单匝也可以是多匝。

所述交流开关，将两个同型号的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)反向串联联结而成，两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的栅极联结在一起构成交流开关交流的栅极G，两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的源极联结在一起构成交流开关的源极S，两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)共用同一个驱动，驱动施加于G、S两端，两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的漏极D₁、D₂与外部电路联结构成交流开关主通道。

采样自控电路，对电流互感器本体的副边线圈输出电压进行采样，根据输出电压的大小向驱动电路发出通断指令以自动控制线圈的匝数，并向发出通讯指令告知后续电路电流互感器变比的相应变化；

驱动电路，实现交流开关的通断驱动控制；

辅助电源，向驱动电路与采样自控电路提供所需的电源。

本实用新型的有益效果是，本实用新型一种基于MOSFET的自动变匝比电流互感器，实现电流互感器副边匝数的自动调节，有利于在不同原边电流大小的情况下通过副边匝数自动调节来约束副边输出电压的变化范围，从而有利于简化后续电路设计，也可以提高不同电流大小范围下的采样精度。