[发明专利]一种基于TMR的无接触式绞线电流检测方法

说明书

本发明涉及电流检测领域，具体公开一种基于TMR的无接触式绞线电流检测方法，利用高性能的TMR磁阻元件获取绞线外三个点的磁场信号，经解析模型计算后获取绞线内的三相电流值。本发明对于TMR磁阻元件的安装位置没有特殊要求，安装精度的误差可通过解算的关系矩阵进行有效的补偿，降低了对安装精度的要求。同时，由于不需要与绞线产生电气连接，可以有效地降低电流传感器的安装费用与维护费用。

技术领域

本发明涉及电流检测领域，特别涉及一种基于TMR的无接触式绞线电流检测方法。

背景技术

无接触式电流传感器是在电气绝缘的状态下，利用电流所产生的磁场来检测电流值的一种介于高、低电压之间的界面器件。磁传感器都是其中的关键器件，对传感器性能优劣起着至关重要的作用。目前市场上的电流传感器主要是采用传统的霍尔器件，由于半导体材质自身原因，霍尔器件的温度漂移量较大，一致性差，尤其在低温区变化剧烈，难以进行统一校准。动态失调消除技术的采用可部分改善霍尔器件。隧道磁电阻(TMR)器件是继霍尔器件、各向异性磁电阻AMR和巨磁电阻GMR之后的新一代磁敏器件，具有低功耗、低温漂及高灵敏度的特点。在电流传感器中，采用TMR替代霍尔器件，可显著改善电流传感器的灵敏度和温度特性。

现有的电网电流检测装置，其中一类为接触式的电流传感器，即传感器与变压器原边或者副边串联进行电流检测。例如公告号为CN107907715A的中国发明专利，公开了一种“一种变压器与电流传感器的连接装置”，提供的变压器与电流传感器之间的连接结构，通过转接板与电流传感器固定板之间的可拆卸连接，将变压器与电流传感器连接为一体，该连接装置结构简单，可快速便捷地将电流传感器与变压器连接在一起。但该种方法增加了安装成本以及维护成本。

传统的无接触式电流传感器，通常设计为钳式结构。穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈，其中通过电流便在二次线圈中感应出电流，实现无接触电流检测。例如，公告号为CN103956878A的中国发明专利，公开了一种“电流传感器测试装置及测试方法”，将已知精度电流钳与未知精度的电流钳同时置于导线上，进行电流传感器的精度测试。但是由于绞线内为三相电流，其和为零，传统的电流钳无法满足绞线的电流检测。

发明内容

本发明提供了一种电流检测精度高、安装与维护费用少的基于TMR的无接触式绞线电流检测方法。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种基于TMR的无接触式绞线电流检测方法，包括若干TMR磁阻元件，若干TMR磁阻元件的输出信号经由解算电路计算得到三相电流值。

进一步的，所述TMR磁阻元件设置为3个。

进一步的，所述解算电路利用的是矩阵为3*3的非奇异矩阵。

进一步的，所述三个TMR磁阻元件可分布于绞线外任意点。

本发明采用的技术方案为一种无接触式的绞线电流检测方法，采用高性能的TMR磁阻元件。绞线外确定三个磁场检测点。根据叠加定理，绞线外某点处磁场信号是由三相电流各自产生的磁场线性叠加所得。通过建立三个磁场检测点处磁场值与三相电流的关系式，形成3*3的非奇异矩阵。已知该三个点处磁场后，利用上述非奇异矩阵的逆矩阵，可逆推计算得三相电流值。

一种基于TMR的无接触式绞线电流检测方法，包括安装于绞线外的若干TMR磁阻元件，步骤如下：

1)安装完成之后，绞线中流过三相对称电流，获取若干TMR磁阻元件的电压信号，建立上述电压信号与三相对称电流的解析关系，形成非奇异关系矩阵；

2)来自若干TMR磁阻元件的电压信号经过比例缩小电路，使模拟信号数值在数字信号处理器的电压采样范围内，经数字采样电路，将模拟信号值转化为数字信号值；