[发明专利]磁通门电流传感器的多闭环控制电路

摘要

本发明公开一种磁通门电流传感器的多闭环控制电路，通过在磁通门电流传感器中采用包括激励磁通闭环控制模块和多磁通闭环控制模块的多闭环控制系统；激励磁通闭环控制模块根据检测到的激磁磁场产生激磁补偿磁场，激磁补偿磁场与激磁磁场相互叠加后的激磁叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零；多磁通闭环控制模块产生多磁通补偿磁场，多磁通补偿磁场与穿过传感器电流所产生的直流磁场、交流磁场以及高频磁场相互叠加后的多磁通叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零；从而消除了激磁模块产生的干扰磁场，且实现了对交流电流、高频电流以及直流电流的精密检测，提高了传感器的电流检测精度，降低了传感器的生产成本。 1

主权项

1.一种磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，包括多闭环控制系统以及激磁模块，所述多闭环控制系统包括激励磁通闭环控制模块以及多磁通闭环控制模块，所述激磁模块包括激磁振荡器、目标激磁单元以及直流偏磁检测单元，所述目标激磁单元的输入端与激磁振荡器的的输出端相连，所述目标激磁单元的输出端与直流偏磁检测单元的输入端相连，所述多磁通闭环控制模块与直流偏磁检测单元相连；

待测电路中的待测电流产生直流磁场、交流磁场以及高频磁场，所述激磁振荡器向目标激磁单元输出预设频率的交变电压信号以激励目标激磁单元产生目标激励磁场，目标激励磁场对待测电流产生的直流磁场进行检测，并通过所述直流偏磁检测单元输出与直流磁场对应的直流偏磁信号；

所述激励磁通闭环控制模块对所述目标激磁单元产生的目标激励磁场进行检测，并根据检测到的激励检测信号生成激磁补偿信号，激磁补偿信号在激磁模块周围产生激磁补偿磁场，所述激磁补偿磁场与目标激励磁场相互叠加，叠加后的激磁叠加磁场穿过与其磁感线垂直平面的磁通量为零；

所述多磁通闭环控制模块分别对待测电流产生的交流磁场、待测电流产生的高频磁场以及直流偏磁检测单元输出的直流偏磁信号进行检测，生成交流磁通补偿信号、高频磁通补偿信号以及直流偏磁补偿信号，所述交流磁通补偿信号、高频磁通补偿信号以及直流偏磁补偿信号叠加成多磁通补偿信号，并在待测电路周围产生多磁通补偿磁场，所述多磁通补偿磁场与待测电路的直流磁场、交流磁场以及高频磁场相互叠加，叠加后的多磁通叠加磁场穿过与其磁感线垂直平面的磁通量为零。

2.根据权利要求1所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述目标激磁单元包括目标激磁绕组以及目标激磁铁芯，所述目标激磁绕组缠绕在目标激磁铁芯上，所述直流偏磁检测单元为直流偏磁检测电阻，所述目标激磁绕组的异名端与激磁振荡器相连，所述目标激磁绕组的同名端与直流偏磁检测电阻的输出端相连，所述直流偏磁检测电阻的输入端接地；所述目标激磁绕组在激磁振荡器输出的交变电压信号激励下，产生目标激励磁场，所述直流偏磁检测电阻上直流偏磁信号的大小与方向反映待测电流产生的直流磁场的大小与方向。

3.根据权利要求2所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述激励磁通闭环控制模块包括激磁检测绕组、激磁检测信号处理单元、激磁补偿绕组以及激磁补偿铁芯，所述激磁检测绕组的异名端接地，所述激磁检测绕组的同名端与激磁检测信号处理单元的输入端相连，所述激磁补偿绕组的异名端接地，且所述激磁补偿绕组的同名端与激磁检测信号处理单元的输出端相连，所述激磁补偿绕组缠绕在激磁补偿铁芯上，所述激磁检测绕组同时缠绕在激磁补偿铁芯以及目标激磁铁芯上；

所述激磁检测绕组对目标激磁单元产生的激磁磁场进行检测，并输出激磁检测信号；激磁检测信号处理单元对激磁检测信号进行处理并输出激磁补偿信号；激磁补偿绕组在激磁补偿信号的激励下产生激磁补偿磁场，激磁补偿磁场与目标激励磁场相互叠加，叠加后的激磁叠加磁场穿过与其磁感线垂直平面的磁通量为零。

4.根据权利要求3所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述激磁检测信号处理单元包括第一电压处理组件和第一信号放大组件，所述第一电压处理组件的输入端与激磁检测绕组的同名端相连，所述第一电压处理组件的输出端与第一信号放大组件的输入端相连，所述第一信号放大组件的输出端与激磁补偿绕组的同名端相连；所述第一电压处理组件对激磁检测绕组检测道德激磁检测信号进行整流滤波处理得到第一电压信号，第一信号放大组件对第一电压信号放大处理得到激磁补偿信号。

5.根据权利要求4所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述多磁通闭环控制模块包括直流偏磁信号处理单元、交流及高频磁通检测单元、多磁通补偿单元及电流检测单元，所述直流偏磁信号处理单元的输入端与直流偏磁检测电阻的输出端相连，所述直流偏磁信号处理单元的输出端与多磁通补偿单元的第一输入端相连，所述交流及高频磁通检测单元的输出端与多磁通补偿单元的第二输入端相连，所述多磁通补偿单元的输出端与电流检测单元相连；

所述直流偏磁信号处理单元对直流偏磁检测单元输出的直流偏磁信号进行处理，并输出直流偏磁补偿信号；所述交流及高频检测单元对待测电流产生的交流磁场以及高频磁场进行检测，并根据检测到的交流及高频磁通信号输出交流及高频磁通补偿信号；所述多磁通补偿单元根据交流及高频磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号生成目标多磁通补偿信号，且根据目标多磁通补偿信号在待测电路的周围产生多磁通补偿磁场，所述多磁通补偿磁场与待测电路的直流磁场、交流磁场以及高频磁场相互叠加，叠加后的多磁通叠加磁场穿过与其磁感线垂直平面的磁通量为零。

6.根据权利要求5所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述交流及高频磁通检测单元包括交流及高频磁通检测绕组、交流及高频磁通检测铁芯、第二电压处理组件以及第二信号放大组件，所述交流及高频磁通检测绕组缠绕在交流及高频磁通检测铁芯上，所述交流及高频磁通检测绕组的异名端接地，所述交流及高频磁通检测绕组的同名端与第二电压处理组件的输入端相连，所述第二电压处理组件的输出端与第二信号放大组件的输入端相连；

所述第二电压处理组件对交流及高频磁通检测绕组检测到的交流及高频磁通信号进行整流滤波处理并输出第二电压信号，第二信号放大组件对第二电压信号进行放大处理并输出交流及高频磁通补偿信号至多磁通补偿单元。

7.根据权利要求6所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述直流偏磁信号处理单元包括第三电压处理组件以及第三信号放大组件，所述第三电压处理组件的输入端与直流偏磁检测电阻的输出端相连，所述第三电压处理组件的输出端与第三信号放大组件的输入端相连；

所述第三电压处理组件对直流偏磁检测电阻输出的直流偏磁信号进行整流滤波等处理并输出第三电压信号，所述第三信号放大组件对第三电压信号进行放大处理并输出直流偏磁补偿信号至多磁通补偿单元。

8.根据权利要求7所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述多磁通补偿单元包括功率放大组件以及比例补偿绕组，所述功率放大组件的输入端分别与第二信号放大组件以及第三信号放大组件相连，所述功率发达组件的输出端与比例补偿绕组的同名端相连，所述比例补偿绕组的异名端接地，所述比例补偿绕组同时缠绕在目标激磁绕组、激磁补偿绕组以及交流及高频磁通检测绕组上；

所述功率放大组件对接收到的交流及高频磁通补偿信号和直流偏磁补偿信号进行叠加，并生成目标多磁通补偿信号；所述比例补偿绕组在目标多磁通补偿信号的激励下产生多磁通补偿磁场，多磁通补偿磁场与直流磁场和交流磁场相互叠加，叠加后的多磁通叠加磁场穿过与其磁感线垂直的平面的磁通量为零。

9.根据权利要求8所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述第一电压处理单元、第二电压处理单元以及第三电压处理组件均为整流滤波电路；所述第一信号放大组件、第二信号放大组件以及第三信号放大组件均为比例积分放大器；所述电流检测单元为电流检测电阻，所述电流检测电阻的一端与功率放大组件相连，所述电流检测电阻的另一端接地。

10.根据权利要求1所述的磁通门电流传感器的多闭环控制电路，其特征在于，所述激磁振荡器向目标激磁单元输出的交变电压信号为方波信号、正弦波信号或三角波信号。