[发明专利]一种毫安级到百安级大动态范围宽频交直流磁敏传感器

说明书

本发明公开了一种毫安级到百安级大动态范围宽频交直流磁敏传感器，包括：第一感应电路、第二感应电路、工频电流调理电路和微弱电流调理电路，第一感应电路和工频电流调理电路采用隧穿磁阻技术和磁平衡原理感应待测宽频混合电流并提取待测宽频混合电流中工频电流，将工频电流输入至第二感应电路；第二感应电路采用磁平衡原理感应待测宽频混合电流，接收工频电流将其中工频部分抵消，采用隧穿磁阻技术感应抵消后的微弱电流，微弱电流调理电路进行微弱电流的测量。通过实施本发明，设置工频电流调理电路结合第一感应电路进行工频电流的提取，将该工频电流输入至第二感应电路，将工频部分抵消，避免工频电流较大可能造成无法进行微弱电流测量的问题。

技术领域

本发明涉及电测量技术领域，具体涉及一种毫安级到百安级大动态范围宽频交直流磁敏传感器。

背景技术

宽频混合电流测量在未来新型电力系统具有巨大需求。典型场景如分布式电源接入时，需要同时测量50赫兹工频负荷电流及直流和谐波分量，控制分布式电源的直流与谐波分量处于较低水平不会对电网安全运行带来危害；另一个典型场景如线路单相接地故障查找时，一般可以主动注入数百赫兹的高频电流，该高频电流会沿大地进入接地故障点，通过判断接地故障点附近的电流传感器是否出现高频特征信号可查找接地故障位置。

通常，宽频混合电流的各频率分量的幅值可能差距较大，例如接地故障查找时，高频注入电流在百毫安至安培级别，而工频负荷电流在百安培级别。因此，需要电流传感器能同时精准测量混合电流中幅值分布在不同数量级的各频率分量。传统分流器、电流互感器、光纤电流互感器等技术受限于灵敏度、体积、安装方式等，难以实现微弱电流的测量，而采用隧穿磁阻技术进行宽频电路测量时，存在工频负荷电流导致芯片饱和，无法进行微弱电流测量的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种毫安级到百安级大动态范围宽频交直流磁敏传感器，以解决现有技术中采用隧穿磁阻技术进行宽频电路测量时，存在工频负荷电流导致芯片饱和，无法进行微弱电流测量的问题的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种毫安级到百安级大动态范围宽频交直流磁敏传感器，包括：第一感应电路、第二感应电路、工频电流调理电路和微弱电流调理电路，所述第一感应电路和所述第二感应电路分别和所述工频电流调理电路连接，所述第二感应电路和所述微弱电流调理电路连接；所述第一感应电路和所述工频电流调理电路采用隧穿磁阻技术和磁平衡原理感应待测宽频混合电流并提取待测宽频混合电流中的工频电流，得到工频反馈电流输入至所述第二感应电路；所述第二感应电路采用磁平衡原理感应待测宽频混合电流，接收所述工频反馈电流将待测宽频混合电流中的工频部分抵消，采用隧穿磁阻技术感应抵消工频部分后剩余的微弱电流，所述微弱电流调理电路进行微弱电流的测量。

可选地，所述第一感应电路包括：设置有气隙的第一磁芯、第一反馈线圈和高饱和磁阻芯片，所述第一反馈线圈绕设在所述第一磁芯上，所述高饱和磁阻芯片设置在所述气隙中，所述高饱和磁阻芯片采用隧穿磁阻技术感应待测宽频混合电流。

可选地，所述第二感应电路包括：设置有气隙的第二磁芯、第二反馈线圈和高灵敏度磁阻芯片，所述第二反馈线圈绕设在所述第一磁芯上，所述高灵敏度磁阻芯片设置在所述气隙中，所述高灵敏度磁阻芯片采用隧穿磁阻技术感应抵消工频部分后剩余的微弱电流。

可选地，所述工频电流调理电路包括：补偿电路、取样电阻、电流镜电路和带通滤波器；所述补偿电路的一端连接所述高饱和磁阻芯片，所述补偿电路的另一端连接所述第一反馈线圈的一端，所述第一反馈线圈的另一端通过所述取样电阻连接所述电流镜电路的一端，所述补偿电路用于记录所述高饱和磁阻芯片感应的待测宽频混合电流；所述电流镜电路的另一端连接所述带通滤波器的一端，所述带通滤波器的另一端连接所述第二反馈线圈，所述电流镜电路用于将补偿电路记录的待测宽频混合电流复制输出，所述带通滤波器用于将所述电流镜电路输出的待测宽频混合电流中的工频电流提取得到工频反馈电流输入至所述第二反馈线圈。