基于变压器的直流电流检测电路及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于变压器的直流电流检测电路及方法，该直流电流检测电路包括一非线性变压器，该非线性变压器的原边与运算放大器连接获得一桥式RL多谐振荡电路，该非线性变压器的副边连接待检测电路，本发明通过将非线性变压器的原边和运放连接获得一桥式RL多谐振荡器，将需检测的直流电流接在变压器的副边，实现检测较小的直流电流目的，并且带有隔离功能。
【专利说明】基于变压器的直流电流检测电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流电流检测电路，特别是涉及一种基于变压器的直流电流检测电路及方法。
【背景技术】
[0002]在电力电子驱动和电源中的一些检测和继电保护电路中，使用带有隔离功能的测量方法来检测直流电流是很有必要的。很多场合仅仅使用光耦隔离是不够的，它们并不能提供被检测电流的极性而且这种电路的传输特性是非线性的，这使得该方法不适合用于检测电路。
[0003]而变压器，在检测交流电流的时候虽然非常方便，但是却不能直接用来检测直流电流。
【发明内容】
[0004]为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种基于变压器的直流电流检测电路及方法，其通过将非线性变压器的原边和运算放大器连接获得一桥式RL多谐振荡器，将需检测的直流电流接在变压器的副边，实现检测较小的直流电流目的，并且带有隔离功能。
[0005]为达上述及其它目的，本发明提供一种基于变压器的直流电流检测电路，该直流电流检测电路包括一非线性变压器，该非线性变压器的原边与运算放大器连接获得一桥式RL多谐振荡电路，该非线性变压器的副边连接待检测电路。
[0006]进一步地，当该变压器的副边没有直流电流的时候，变压器进入饱和需在原边施加的正负临界电流的绝对值是相等的，变压器的原边的电流为一个交流电流，没有直流分量；而当变压器的副边有一个直流电流时，变压器进入饱和所需要在原边施加的正负临界电流值将发生变化，正负临界值的绝对值是不相等的，导致原边电流在一个工作周期中将会带有直流分量，该直流分量反映变压器副边直流电流的大小。
[0007]进一步地，该直流电流检测电路包括进一步包括变压器(T1)、运算放大器(OA)以及电阻(WR2),该变压器(T1)的副边串联连接在待测电路上，待测电流从副边同名端流入从异名端流出，该变压器(T1)的原边被当作电感成为RL多谐振荡器的一部分，其同名端接该运算放大器(OA)的输出端和电阻(R1)的一端，原边的另一端接运算放大器(OA)的反相输入端和电阻(Rq)的一端，电阻(Rq)的另一端接地，电阻(R1)和(R2)串联，二者的公共端接运算放大器(OA)的同相输入端，电阻(R2)的另一端接地。
[0008]为达到上述目的，本发明还提供一种基于变压器的直流电流检测方法，包括如下步骤:
[0009]步骤一，检测获得运算放大器反相输入端平均电压VN。
[0010]步骤二，根据电路参数计算Kt ；
[0011]步骤三，依据公式Vn = KtI计算获得待测电路的直流电流I。
[0012]进一步地，步骤二中，利用如下公式计算Kt:
【权利要求】
1.一种基于变压器的直流电流检测电路，其特征在于:该直流电流检测电路包括一非线性变压器，该非线性变压器的原边与运算放大器连接获得一桥式RL多谐振荡电路，该非线性变压器的副边连接待检测电路。
2.如权利要求1所述的一种基于变压器的直流电流检测电路，其特征在于:当该变压器的副边没有直流电流的时候，该变压器进入饱和需在原边施加的正负临界电流的绝对值是相等的，该变压器的原边的电流为一个交流电流，没有直流分量；而当该变压器的副边有一个直流电流时，该变压器进入饱和所需要在原边施加的正负临界电流值将发生变化，正负临界值的绝对值是不相等的，导致原边电流在一个工作周期中将会带有直流分量，该直流分量反映该变压器副边直流电流的大小。
3.如权利要求 1所述的一种基于变压器的直流电流检测电路，其特征在于:该直流电流检测电路包括进一步包括变压器(Ti)、运算放大器(OA)以及电阻OV R1, R2),该变压器(T1)的副边串联连接在待测电路上，待测电流从副边同名端流入从异名端流出，该变压器(T1)的原边被当作电感成为RL多谐振荡器的一部分，其同名端接该运算放大器(OA)的输出端和电阻(R1)的一端，原边的另一端接运算放大器(OA)的反相输入端和电阻(Rtl)的一端，电阻(Rtl)的另一端接地，电阻(R1)和(R2)串联，二者的公共端接运算放大器(OA)的同相输入端，电阻(R2)的另一端接地。
4.一种基于变压器的直流电流检测方法，包括如下步骤: 步骤一，检测获得运算放大器反相输入端平均电压VN。 步骤二，根据电路参数计算Kt; 步骤三，依据公式Vn = KtI计算获得待测电路的直流电流I。
5.如权利要求4所述的一种基于变压器的直流电流检测方法，其特征在于，步骤二中，利用如下公式计算Kt:
其中，Vos为运算放大器的输出饱和电压的绝对值，Is为变压器原边饱和电流，1s为运算放大器的饱和电流的绝对值，1OS =?-，L为变压器原边未饱和时的等效电感，I为变压器原边饱和时的等效电感，k为常数，k = R2Z(R^R2)7R0, R1, R2为检测电路的电阻，? = | N1
和N2分别是变压器的原边和副边匝数。
【文档编号】G01R19/00GK104198796SQ201410418444
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】潘三博, 陈永超, 李研达, 丁电宽, 林成栋, 张希, 王立武 申请人:安阳师范学院, 上海寰晟新能源科技有限公司, 上海交通大学, 安阳高新区生产力促进中心