[发明专利]基于磁场的电流测量误差分析方法及系统

权利要求书

1.基于磁场的电流测量误差分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)搭建基于磁场的电流测量传感器的测量模型；

(B)理论分析不同测量架构下所测导线特征参数对测量精度的影响，推导得到主要测量误差源，其中，所述特征参数包括导线线径以及导线的偏移；

(C)基于有限元分析构建导线电流与磁场测量点仿真模型，进行导线电流与磁场测量点仿真分析，计算得到不同测量架构下，有导线线径以及导线的偏移干扰时电流测量传感器的输出和输出误差；

(D)根据输出和输出误差以及理论分析，进行验证步骤(B)主要测量误差源结论。

2.如权利要求1所述的基于磁场的电流测量误差分析方法，其特征在于，步骤(A)中，测量模型中设置无导线线径以及导线的偏移干扰，以消除导线线径以及导线的偏移对测量精度的影响。

3.如权利要求1所述的基于磁场的电流测量误差分析方法，其特征在于，所述测量架构包括聚磁环测量架构和多传感器测量结构。

4.如权利要求3所述的基于磁场的电流测量误差分析方法，其特征在于，步骤(B)中，针对聚磁环测量架构具体如下：

B01)推导基于磁场的电流测量传感器，在不考虑导线线径以及导线的偏移干扰时，导线磁场大小的表达式为：

上式中，I表示导线电流值，d表示电流测量传感器与导线的距离，H表示电流测量传感器处的磁场强度大小；

B02)采用基于聚磁环的磁场测量架构，当导线中心与磁环中心重合时，根据安培环路定理得：

∮B·dl＝Nμ₀I₁

上式中，I₁为闭合路径的长度，N表示穿过闭合环路的导线数，实际测量时N等效为1；

由于B＝μ₀H，上式等效为：

∮H·dl＝H₁·(2πr₀-d)+H₂·d＝I₁

上式中，H₁表示磁环内的磁场强度，H₂表示气隙的磁场强度，r₀为磁环平均半径；

由于B＝μ₀H₂＝μ₀H₁，其中μ₀为真空磁导率，μ为磁环磁导率，得到：

由于μ远大于μ₀，上式简化为：

导线电流值为：

推导得到，通过聚磁测量后，磁场大小仅与电流测量传感器处气隙敏感。

5.如权利要求4所述的基于磁场的电流测量误差分析方法，其特征在于，步骤(B)中，针对多传感器测量架构具体如下：

B03)采用基于多个气隙和电流测量传感器的聚磁测量架构，当导线中心与磁环中心重合时，根据安培环路定理得：

上式中，d₁表示第一电流测量传感器与导线的距离，d₂表示第二电流测量传感器与导线的距离；

推导得到，电流测量传感器处磁场与气隙大小相关，当导线偏移时，通过不同位置的电流测量传感器的测量，可以平衡偏移误差。

6.如权利要求1所述的基于磁场的电流测量误差分析方法，其特征在于，步骤(C)中基于有限元分析构建导线电流与磁场测量点仿真模型包括如下：

C01)创建模型：通过分析测量模型得到数据，依次输入坐标，绘制导线、电流测量传感器、聚磁环、屏蔽结构以及气隙；

C02)定义模型各部件的材料，以及将求解区域划分为不同的小区域；

C03)设置边界条件：建模完成后绘制运动边界，使有限元求解区域连续；

C04)有限元计算：基于麦克斯韦方程组，求出整个求解区域的解。