[发明专利]一种基于磁分流结构的闭环电流传感器

说明书

本发明公开了基于磁分流结构的闭环大量程电流传感器，本发明磁环气隙与磁环所形成的磁分流结构使得待测电流产生的信号磁场进行分流和衰减的效果，磁传感器设置于气隙和磁环中心连线的中心位置处，可感知和检测经过分流和衰减后的信号磁场分量，仪表放大器和功率放大器用于处理磁传感器产生的信号、放大并驱动反馈线圈产生一个与原信号磁场方向相反，大小相近的磁场，反馈线圈内的电流信号通过采样电阻两端的电压来检测反馈电流，并将此电压信号输入MCU进行ADC转换；本发明增加了磁传感器的工作范围，提高了电流传感器可检测的电流工作量程，提高电流传感器的工作量程及线性度，获得的电流传感器灵敏度高、工作量程宽、线性度好和带宽高。

技术领域

本发明属于磁传感器应用技术领域，涉及一种基于磁分流结构的闭环电流传感器。

背景技术

电流传感器是一种检测装置，能感受到被测电流的信息并能将其按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。电流传感器一般应用于电流的实际测量和保护系统中，如光伏、风电、冶金、电力、智能电网、铁路机车、电源、航天、军工、物联网等领域，电流传感器作为主要的检测元件，在保障系统的安全稳定方面上发挥了至关重要的作用。

电流传感器根据根据是否存在反馈电路可分为开环电流传感器和闭环电流传感器两大类。开环电流传感器由于其结构简单、可靠性高和过载能力强的优点而受到厂商的青睐。开环电流传感器的结构一般由磁芯、穿过磁芯的励磁导线、检测元件和处理电路构成。例如授权公告号为CN 210835038 U的专利技术，其采用对称双磁芯、双传感器消除干扰信号，抗干扰能力强，但是工作量程受传感芯片的工作范围限制难以提高，响应时间也受磁滞以及外磁场影响，故带宽低，响应慢、精度低；授权公告号为CN 112147401 A，名称为一种基于霍尔电流传感器的电流检测电路的发明专利，类似的，其工作量程受传感芯片的线性工作范围限制，也是存在量程小、线性度不好、精度低的问题。

闭环电流传感器的结构一般包括检测元件、磁芯或无磁芯、处理电路、反馈线圈等部分。例如授权公告号为CN 203259575 U，名称为闭环电流传感器的实用新型专利，将磁敏检测元件置于磁环开口气隙处，并设有信号处理电路以及反馈线圈，产生和原边电流产生的磁场相反的反馈磁场，即磁平衡法，但是由于气隙处磁场太强且微小的位置变化对测量精度影响太大，导致其工作量程更小、线性度更低并且振动对其稳定性影响大。授权公告号为CN 210803570 U，名称为一种闭环电流传感器，其采用电流互感器的技术手段，一定程度上可以提高检测的精度，可是该技术方法只能检测交流信号，无法检测直流信号。授权公告号为CN 207215885 U，名称为一种闭环电流传感器的实用新型专利，其采用了无磁芯的方案，直接对传感芯片上的磁场进行反馈，无磁芯不具有聚磁效果，在装置固定的情况下，对于弱小磁场的信号就无法进行检测，检测精度难以提高。

综上所述，目前开环电流传感器有量程小、线性度低、精度低、带宽低等问题，闭环电流传感器现有相关技术也是存在量程小、线性度低、精度不高或者稳定性不够好的问题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于磁分流结构的闭环电流传感器，旨在解决和弥补现有技术存在的不足，提高电流传感器的工作量程、检测精度、工作带宽和线性度。

本发明包括可拆卸精准定位磁环安装固定支架、具有两个对称间隙的磁环、磁传感器，由仪表放大器、功率放大器、反馈线圈、采样电阻、MCU组成的信号处理与信号反馈电路以及可与信号处理电路通信的PC端的上位机。