[实用新型]光电耦合式微型电量传感器

说明书

本实用新型涉及一种用于电力系统、电力传动系统、电气自动控制系统中对电流、电压等电量进行完全隔离检测的光电耦合式微型电量传感器，这种传感器既可检测交流正弦电量，也可检测直流和脉冲等非正弦电量。

在各种电力系统、电气传动和自动控制系统中，必须对电网或电路的电流、电压等电量进行实时检测。这种检测，一般说来，既需要在电气上能隔离电位，又要求在测量范围内具有满意的线性精度和动态特性。随着电力技术、电气传动技术、自动控制技术的发展，特别是计算机在这些领域中广泛深入的应用，对电量的检测要求越来越高：不仅要有高的精度，而且在整个测量范围内要有好的线性度；不但对某个频率下的电量能进行检测，而且要能对频率变化的电量进行实时检测；不仅能检测正弦电量，而且也能检测直流、脉冲等非正弦电量；不但有好的静态特性，而且要具有实时性好、响应快、跟踪速度高等优良的动态特性，以满足计算机检测控制系统的要求。目前、在电力检测中，主要采用三种器件：交流互感器、电量变送器和霍尔电量传感器。

交流互感器主要有电流互感器和电压互感器两种，是至今在电力检测中用量仍为最大的传统检测手段。其结构是在铁芯上缠绕着一、二次线圈，采用电磁互感原理制成。该器件结构简单、可靠性高，但明显存在以下缺点：形体大、线性度范围窄、一二次回路负载变化明显影响检测精度、功耗大、动态性能差、不能响应直流电量、输出不能直接与A／D转换器或数显表匹配等。

由于电力监测与远动系统的需要，五十年代后出现了电量变送器，该变送器的目的是：对电力线路与控制设备进行电气隔离，并把各种电量变换成线性比例的直流电流或电压，以实现巡回检测和电网调度的自动化、数据集中采集等。传统的电量变送器由互感器加整流电路构成，精度低。八十年代后出现了一些结构较新的产品，如我国南京电力自动化设备厂的BS系列电量变送器就是其中一种，它由分流／分压、隔离放大、检波输出三部分组成，隔离放大部分采用的是调制型隔离放大器，这类产品的不足之处在于：（1）输出响应速度慢，跟踪输出延迟时间较长，不适合高速数据采集用；（2）由于采用了架装结构，因而体积较大；（3）成本较高；（4）功耗大；（5）只适用于工频50HZ的正弦电量测量，不适合对非正弦（或频率变化的）电量进行测量。

霍尔电量传感器是近几年来出现的一种高速电量检测器，例如瑞士LEM公司生产的LEM电量传感器模块，可用于检测电路中各种正弦和非正弦电量，LEM模块采用了霍尔效应和磁补偿原理，由聚磁环、霍尔器件、原次级线圈、放大电路等组成。该模块结构简单、动态性能优良、体积亦小，但仍存在以下缺点：（1）不适用于检测小量程范围的电量；（2）  使用不便，需外接大功率精密采样电阻或限流电阻；（3）  功耗大；（4）  受电磁干扰和温度影响；（5）  价格昂贵。

本实用新型的目的在于克服上述现有产品的缺点和不足之处，从而提供一种体积小巧、安装使用方便、功耗极低、线性精度和动态特性优良、适合测量或跟踪各种波形电量的微型传感器，它不仅能用于电力系统中各种电量的完全隔离检测，代替现有广泛使用的各种互感器和电流电压变送器，而且还可作为各种电力传动系统和自动控制系统中各种波形电量的检测器件，特别适合与微机配合进行计算机高速自动数据采集、自动监控与自动控制，满足电力系统管理现代化和各种电力传动系统、自动控制系统对电量检测的要求。