专利名称：直流电流非接触测量方法
技术领域：
本发明涉及直流电流的测量方法，尤其是涉及直流电流非接触测量方法。
背景技术：
在工业自动化系统中，许多直流系统回路都需要测量电流的大小，而直流电流的常规测量方法是串联测量，即先把直流回路断开后再把电流表串入直流回路进行测量，但是在许多应用领域，这种串联是不允许的，如铁路信号系统，断开回路会造成列车停运甚至事故。因此采用非接触测量是解决这一问题的一种办法。目前，直流电流非接触测量，一是采用霍尔传感器加电流互感器来实现，由于霍尔传感器温度漂移和零点漂移较大，所以测量精度不高，因此通常只用于大电流(安级)的测量。另一种方法是采用磁调制式原理，但由于受测量原理的限制，该方法仅能测量微安或毫安级的小电流，随着被测直流电流的增大，其线性误差也随之增大。
发明内容
本发明目的在于提供一种测量精度高、范围宽的直流电流非接触测量方法。
为实现上述目的，本发明可采取下述方法实现本发明所述的直流电流非接触测量方法，它包含下述步骤a、在高导磁率的环形铁芯A上缠绕三个绕组，即激磁绕组W1，测量绕组W2，和一个反馈绕组W4；将测量绕组W2的两端抽头与检测电路输入端电连接；将反馈绕组W4的两端抽头与检测电路输出端电连接；b、将被检测直流回路的导线W3穿过所述环形铁芯A；c、向激磁绕组W1通入交变对称的三角波激磁电流i使磁芯A饱和，通过所述检测电路检测出测量绕组W2的相移时间△t；所述的相移时间是指被检测直流回路的导线W3所产生的直流偏置磁场会破坏铁芯A中交变磁通的对称性，此时测量绕组W2的输出将反映出对称性被破坏的程度——信号的正负半波不对称，也就是正负半波的占空比的大小发生了改变，正、负半波各自所占的时间t2、t1相减得到一个时间差，即为相移时间△t；d、通过检测到的相移时间△t为正值或为负值即可确定被测直流电流I的方向和大致强度，然后给反馈绕组W4通入反馈电流I0，反馈电流I0的方向与被测直流电流I方向相反，用以削弱被测直流电流I产生的直流偏置磁场，然后再检测相移时间△t，再调整反馈电流I0的大小，如此循环，使得相移时间△t逼近0，当相移时间△t＝0时，此时反馈绕组W4完全抵消了由被测直流电流I产生的直流偏置磁场，用此时的反馈电流I0的数值乘以反馈绕组W4的匝数即得被测直流电流I的大小。
本发明的优点在于通过在高导磁率的环形铁芯A上缠绕有激磁绕组W1，测量绕组W2，和一个反馈绕组W4，并将测量绕组W2的两端抽头与检测电路信号输入端电连接；将反馈绕组W4的两端抽头与检测电路输出端电连接。这样通过反馈绕组W4中的反馈电流I0所产生的偏置磁场去抵消被测电流I产生的直流偏置磁场，消除了磁调制式测量的非线性误差，因此，本测量方法对直流电流进行非接触在线测量，所测得的直流电流精度不受被测直流电流大小的影响，从而实现了高精度、大范围直流电流非接触在线测量。同时本测量方法操作简便、快捷。
图1为本发明所述高导磁率的环形铁芯A、激磁绕组W1、测量绕组W2、反馈绕组W4以及被测导线W3组合在一起的结构示意图。
图2中a为本发明所述激磁电流i的电流波形图。
图2中b为本发明所述被测直流电流I＝0时环形铁芯A磁化波形图。
图2中c为本发明所述被测直流电流I＝0时测量绕组W2输出电压波形图。
图2中d为本发明所述被测直流电流I≠0时环形铁芯A磁化波形图。
图2中e为本发明所述被测直流电流I≠0时测量绕组W2输出电压波形图。
具体实施例方式
如图所示，(t1、t2)为相移时间，本发明所述的直流电流非接触测量方法，它包含下述步骤a、在高导磁率的环形铁芯A上缠绕三个绕组，即激磁绕组W1，测量绕组W2，和一个反馈绕组W4；将测量绕组W2的两端抽头与检测电路输入端电连接；将反馈绕组W4的两端抽头与检测电路输出端电连接；b、将被检测直流回路的导线W3穿过所述环形铁芯A；c、向激磁绕组W1通入交变对称的三角波激磁电流i使磁芯A饱和，通过所述检测电路检测出测量绕组W2的相移时间△t；所述的相移时间是指被检测直流回路的导线W3所产生的直流偏置磁场会破坏铁芯A中交变磁通的对称性，此时测量绕组W2的输出将反映出对称性被破坏的程度——信号的正负半波不对称，也就是正负半波的占空比的大小发生了改变，正、负半波各自所占的时间t2、t1相减得到一个时间差，即为相移时间△t；d、通过检测到的相移时间△t为正值或为负值即可确定被测直流电流I的方向和大致强度，然后给反馈绕组W4通入反馈电流I0，反馈电流I0的方向与被测直流电流I方向相反，用以削弱被测直流电流I产生的直流偏置磁场，然后再检测相移时间△t，再调整反馈电流I0的大小，如此循环，使得相移时间△t逼近0，当相移时间△t＝0时，此时反馈绕组W4完全抵消了由被测直流电流I产生的直流偏置磁场，用此时的反馈电流I0的数值乘以反馈绕组W4的匝数即得被测直流电流I的大小。
例如被检测直流回路的导线W3为1匝，反馈绕组W4为2000匝，被测直流电流I＝50A，当△t＝0时，只有反馈电流I0＝25mA且方向和被测直流电流I相反时才能抵消由被测直流电流I产生的偏置磁场，所以测量反馈电流I0即可计算出被测直流电流I的数值，即I＝25mA×2000＝50A。
权利要求
1.一种直流电流非接触测量方法，其特征在于它包含下述步骤a、在高导磁率的环形铁芯A上缠绕三个绕组，即激磁绕组W1，测量绕组W2，和一个反馈绕组W4；将测量绕组W2的两端抽头与检测电路输入端电连接；将反馈绕组W4的两端抽头与检测电路输出端电连接；b、将被检测直流回路的导线W3穿过所述环形铁芯A；c、向激磁绕组W1通入交变对称的三角波激磁电流i使磁芯A饱和，通过所述检测电路检测出测量绕组W2的相移时间Δt；所述的相移时间是指被检测直流回路的导线W3所产生的直流偏置磁场会破坏铁芯A中交变磁通的对称性，此时测量绕组W2的输出将反映出对称性被破坏的程度——信号的正负半波不对称，也就是正负半波的占空比的大小发生了改变，正、负半波各自所占的时间t2、t1相减得到一个时间差，即为相移时间Δt；d、通过检测到的相移时间Δt为正值或为负值即可确定被测直流电流I的方向和大致强度，然后给反馈绕组W4通入反馈电流I0，反馈电流I0的方向与被测直流电流I方向相反，用以削弱被测直流电流I产生的直流偏置磁场，然后再检测相移时间Δt，再调整反馈电流I0的大小，如此循环，使得相移时间Δt逼近0，当相移时间Δt＝0时，此时反馈绕组W4完全抵消了由被测直流电流I产生的直流偏置磁场，用此时的反馈电流I0的数值乘以反馈绕组W4的匝数即得被测直流电流I的大小。
全文摘要
本发明公开了一种直流电流非接触测量方法，它包含下述步骤a.在高导磁率的环形铁芯A上缠绕三个绕组，b.将被检测直流回路的导线W3穿过所述环形铁芯A；c.向激磁绕组W1通入交变对称的三角波激磁电流i使磁芯A饱和，通过所述检测电路检测出测量绕组W2的相移时间Δt；d.通过检测到的相移时间Δt为正值或为负值即可确定被测直流电流I的方向和大致强度，然后给反馈绕组W4通入反馈电流I0，反馈电流I0的方向与被测直流电流I方向相反，用以削弱被测直流电流I产生的直流偏置磁场，当相移时间Δt＝0时，用此时的反馈电流I0的数值乘以反馈绕组W4的匝数即得被测直流电流I的大小。本发明优点在于实现了高精度、大范围直流电流非接触在线测量。
文档编号G01R19/00GK1800862SQ200610017348
公开日2006年7月12日 申请日期2006年1月17日 优先权日2006年1月17日
发明者张兴杰, 王清波 申请人:王清波, 张兴杰