共模电流检测装置、方法与流程

本发明涉及共模电流检测技术领域，特别涉及一种共模电流检测装置和一种共模电流检测方法。

背景技术：

随着科技的发展，高度智能化的电力电子设备迅速发展，这些设备在更好地为人类服务的同时，也产生较大的电磁干扰问题。任何电力电子设备都会产生电磁场，过量的电磁发射将导致其他电力电子设备出现工作异常甚至损坏的问题。而电力电子设备工作时产生的共模电流是传递电磁干扰的重要途径，必须进行精确地测量后才能对症下药。

现有的测试共模电流的设备主要基于接触式电压探头和采样分离回路，对电路中的共模电流进行采样分离后采取高精度分析系统进行检测。然而，此类设备一般价格较高，价格一般在数十万至数百万人民币，并且，此类设备的体积也较大。

技术实现要素：

本发明旨在至少从一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种共模电流检测装置，该装置通过采集感应电压可有效检测出存在的共模电流，从而可以实现共模电流的快捷检测与分析，且该装置体积小、成本低。

本发明的另一个目的在于提出一种共模电流检测方法。

为达到上述目的，本发明的一方面实施例提出了一种共模电流检测装置，包括：检测模块，所述检测模块套设在被测线缆的正负极线束外侧，用于感应所述被测线缆的共模电流，生成感应电压；电压采样模块，用于对所述感应电压进行采样，得到感应电压值。

根据本发明实施例的共模电流检测装置，检测模块套设在被测线缆的正负极线束外侧，用于感应被测线缆的共模电流，生成感应电压，电压采样模块用于对感应电压进行采样，得到感应电压值。由此，该装置通过采集感应电压可有效检测出存在的共模电流，从而可以实现共模电流的快捷检测与分析，且该装置体积小、成本低。

另外，根据本发明上述实施例的共模电流检测装置还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述检测模块包括：环形采集磁芯，所述环形采集磁芯套设在所述被测线缆的正负极线束外侧；感应线圈，所述感应线圈缠绕在所述环形采集磁芯上，所述感应线圈的两端分别与所述电压采样模块连接。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测装置，还包括：频率采样模块，用于对所述感应电压的正半周期和负半周期的数量进行采样，得到半周期计数值。

根据本发明的一个实施例，所述频率采样模块包括：第一发光二极管，所述第一发光二极管分别与所述检测模块的两端连接，用于在所述感应电压处于正半周期时，发出第一光信号；第二发光二极管，所述第二发光二极管与所述第一发光二极管反向并联，用于在所述感应电压处于负半周期时，发出第二光信号；光敏三极管，用于在接收到所述第一光信号或所述第二光信号时导通；计数模块，所述计数模块分别与所述光敏三极管的两端连接，用于对所述光敏三极管的导通次数进行计数，得到所述半周期计数值。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测装置还包括：控制器，用于对所述感应电压值和所述半周期计数值进行分析，若所述感应电压值不恒定或所述半周期计数值大于1，则根据所述半周期计数值计算所述感应电压的频率值，和/或，根据所述感应电压值计算所述感应电压的瞬时值的最大值，和/或所述感应电压的瞬时值的最小值，和/或所述最大值的绝对值和所述最小值的绝对值的和值。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还用于：若所述感应电压值恒定且所述半周期计数值等于1，则判断出所述被测线缆漏电，并输出漏电报警信号。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测装置还包括：显示模块，用于显示所述频率值，和/或所述最大值，和/或所述最小值，和/或所述和值，和/或所述漏电报警信号。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测装置，还包括：过压保护模块，所述过压保护模块与所述检测模块并联，用于当所述感应电压大于预设的电压阈值时短路，当所述感应电压等于或者小于预设的电压阈值时断路。

根据本发明的一个实施例，所述过压保护模块为钳压二极管。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流的检测装置还包括：电容，所述电容分别与所述检测模块和所述电压采样模块连接，用于对所述感应电压进行缓冲存储。

为达到上述目的，本发明的另一方面实施例提出了一种共模电流检测方法，包括以下步骤：套设在被测线缆的正负极线束外侧的检测模块感应所述被测线缆的共模电流，生成感应电压；电压采样模块对所述感应电压进行采样，得到感应电压值。

根据本发明实施例的共模电流检测方法，通过感应被测线缆的共模电流，生成感应电压，再对感应电压进行采样，得到感应电压值，可有效检测出存在的共模电流，从而可以实现共模电流的快捷检测与分析。

另外，根据本发明上述实施例的共模电流方法还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测方法还包括：频率采样模块对所述感应电压的正半周期和负半周期的数量进行采样，得到半周期计数值。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测方法还包括：控制器对所述感应电压值和/或所述半周期计数值进行分析；若所述感应电压值不恒定或所述半周期计数值大于1，则控制器根据所述半周期计数值计算所述感应电压的频率值，和/或，根据所述感应电压值计算所述感应电压的瞬时值的最大值，和/或所述感应电压的瞬时值的最小值，和/或所述最大值的绝对值和所述最小值的绝对值的和值；若所述感应电压值恒定且所述半周期计数值等于1，则控制器判断出所述被测线缆漏电，并输出漏电报警信号。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测方法还包括：显示模块显示所述频率值，和/或所述最大值，和/或所述最小值，和/或所述和值，和/或所述漏电报警信号。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本发明一个实施例的共模电流检测装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的共模电流检测装置的测试原理图；

图3是根据本发明另一个实施例的共模电流检测装置的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的共模电流检测装置的外观示意图；

图5是根据本发明一个具体示例的共模电流检测装置的工作原理图；

图6是根据本发明一个实施例的共模电流检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的共模电流检测装置。

图1是根据本发明一个实施例的共模电流检测装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括：检测模块10和电压采样模块20。

其中，检测模块10套设在被测线缆的正负极线束外侧，用于感应被测线缆的共模电流，生成感应电压。电压采样模块20用于对感应电压进行采样，得到感应电压值。

进一步地，在本发明的实施例中，如图1所示，检测模块10可以包括：环形采集磁芯101和感应线圈102。

其中，如图2所示，环形采集磁芯101套设在被测线缆的正负极线束外侧；如图1所示，感应线圈102缠绕在环形采集磁芯101上，感应线圈102的两端分别与电压采样模块20连接。环形采集磁芯101根据实际需要可以设计为开口型或者闭口型。当被测线缆存在共模电流时，由于正极线束与负极线束上的共模电流方向相同，磁场加倍，感应线圈102可以感应到共模电流。

具体地，如图3所示，当需要检测线缆的共模电流时，将上述装置置于被测线缆上，要求同一回路的正负极线束必须同时被套在环形采集磁芯101内。当存在共模电流时，检测装置10会感应出被测线缆的共模电流，从而产生感应电压，电压采用模块20会检测出感应的电压，从而得到感应电压值，同时，可以根据感应电压生成感应电压波形，通过对感应电压波形进行分析，有助于对被测线缆的共模电流进一步了解，实现共模电流的快捷检测与分析。并且，检测模块10由环形采集磁芯101和感应线圈102构成，电压采样模块20可以由分压电阻、电压跟随器，ad芯片构成，即共模电流检测装置由较为基础的元器件组成，成本低廉，且各元器件体积较小。

由此，本发明实施例的共模电流检测装置通过采集感应电压可有效检测出存在的共模电流，从而可以实现共模电流的快捷检测与分析，且该装置体积小、成本低，方便应用与推广。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，上述的共模电流检测装置还可以包括：频率采样模块30，频率采样模块30用于对感应电压的正半周期和负半周期的数量进行采样，得到半周期计数值。

进一步地，如图3所示，频率采样模块30可以包括：第一发光二极管led1、第二发光二极管led2、光敏三极管vt1和计数模块301。

其中，第一发光二极管led1分别与检测模块10的两端连接，用于在感应电压处于正半周期时，发出第一光信号。第二发光二极管led2与第一发光二极管led1反向并联，用于在感应电压处于负半周期时，发出第二光信号。光敏三极管vt1用于在接收到第一光信号或第二光信号时导通。计数模块301分别与光敏三极管vt1的两端连接，用于对光敏三极管vt1的导通次数进行计数，得到半周期计数值。

具体地，当被测线缆存在共模电流时，会有感应电压传递至第二发光二极管led2与第一发光二极管led1。由于发光二极管被点亮所需能力很小，微小的感应电压也可将发光二极管点亮，当感应电压处于正半周期时，点亮第一发光二极管led1；当感应电压处于负半周期时，点亮第二发光二极管led2。当第二发光二极管led2或第一发光二极管led1点亮时，光敏三极管vt1感应到光线导通。计数模块301可以在定时模式下对光敏三极管vt1的导通次数进行计数，以获取半周期计数值n。进而可以使共模电流检测装置根据n对感应电压的频率值f进行分析，并可以根据n分析被测线缆是否漏电，以及根据感应电压值对感应电压进行分析。

下面结合具体地实施例描述如何根据n对感应电压的频率值f进行分析，并可以根据n分析被测线缆是否漏电，以及根据感应电压值u对感应电压进行分析。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，上述的共模电流检测装置还可以包括：控制器40。控制器40可以用于对感应电压值u和半周期计数值n进行分析，若感应电压值u不恒定或半周期计数值大于1，则根据半周期计数值n计算感应电压的频率值f，和/或，根据感应电压值u计算感应电压的瞬时值的最大值umax，和/或感应电压的瞬时值的最小值umin，和/或最大值的绝对值|umax|和最小值的绝对值|umin|的和值up-p。

控制器40还可以用于：若感应电压值u恒定且半周期计数值n等于1，则判断出被测线缆漏电，并输出漏电报警信号，提示用户进行进一步漏电检测。

具体地，感应电压值是指感应电压的有效值，控制器40可以根据计数模块301中存储的单位时间内半周期计数值n和电压采集模块2采集的感应电压值u进行运算与处理。首先，控制器40对n和u进行判断，如果n＝1，即只出现第二发光二极管led2与第一发光二极管led1有且只有一个二极管被点亮一次，进行适当延时后若仍未出现n值的增加，此时进行特殊流程：即主动控制电压采样模块2进行多次采样，采集到的感应电压值u相对恒定此处的恒定是指感应电压值u相同或相近，说明检测到直流形式的电流，被测线缆可能发生漏电，控制器发出漏电报警信号，以进行漏电提醒。而如果n大于1，则可以根据公式f＝n/2计算感应电压的频率值f；如果采集到的感应电压值u不恒定，可以根据采集到的感应电压值u获取感应电压的瞬时值的最大值umax、感应电压的瞬时值的最小值umin、最大值的绝对值|umax|和最小值的绝对值|umin|的和值up-p，其中，umax＝u(正数最大值)，umin＝u(负数最小值)，up-p＝|umax|+|umin|，以对感应电压进行充分了解和分析，进而可以对被测线缆的共模电流进行充分了解，判断共模电流是否会产生不良影响，方便用户采取相关措施。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，上述的共模电流检测装置还可以包括：显示模块50。显示模块50用于显示频率值f，和/或最大值umax，和/或最小值umin，和/或和值up-p，和/或漏电报警信号。

也就是说，显示模块50可以对控制器40获取的频率值f、最大值umax、最小值umin、和值up-p、漏电报警信号进行显示，以方便用户对被测线缆的情况进行了解，方便用户对被测线缆进行检修等工作。

为提高共模电流检测装置工作的安全性和可靠性，如图3所示，根据本发明的一个实施例，共模电流检测装置还可以包括：过压保护模块60和电容c。过压保护模块60与检测模块10并联，用于当感应电压u大于预设的电压阈值时短路，当感应电压u等于或者小于预设的电压阈值时断路，过压保护模块60可以为钳压二极管tvs。电容c分别与检测模块10和电压采样模块20连接，用于对感应电压u进行缓冲存储。

具体地，如图3所示，预设的电压阈值根据钳压二极管tvs的钳压范围设定，如果当感应电压u较大，大于预设的电压阈值时，钳压二极管tvs进入短路模式，从而可以保护后级电路不受冲击；如果感应电压u等于或者小于预设的电压阈值时，则钳压二极管tvs断开，后级电路正常工作。电容c可以对感应电压进行缓冲存储，即对感应电压进行平波处理，避免尖峰电压对电路产生冲击。由此，可以提高共模电流检测装置工作的安全性和可靠性。

可以理解的是，本发明的共模电流检测装置的外观可以如图4所示，其中，图4中70可以为人机操作按键，方便用户对共模电流检测装置进行操作。当然，共模电流检测装置的外观也可以为其它形式，不做具体限定。

为使本领域技术人员更清楚的理解本申请中图3所示的共模电流检测装置的工作原理，下面结合图5的流程图进行说明。图5是根据本发明一个具体示例的共模电流检测装置的工作原理图，如图5所示，该装置的工作原理包括以下步骤：

s101，启动检测装置。

具体地，可以将同一回路的正负极线束同时被套在环形采集磁芯101内，并对检测装置进行开机与基本设置，以开始进行检测。

s102，钳压二极管tvs判断感应电压u是否超过预设的电压阈值。如果是，则执行步骤s103；如果否，则执行步骤s104。

s103，钳压二极管tvs导通短路。

s104，钳压二极管tvs断路，然后，执行步骤s105。

s105，当有感应电压传递至第二发光二极管led2或第一发光二极管led1处时，led1或led2被点亮。

具体地，当被测线缆存在共模电流时，会有感应电压传递至第二发光二极管led2或第一发光二极管led1。由于发光二极管被点亮所需能力很小，微小的感应电压也可将发光二极管点亮，当感应电压处于正半周期时，点亮第一发光二极管led1；当感应电压处于负半周期时，点亮第二发光二极管led2。

s106，光敏三极管vt1导通。

具体地，当第二发光二极管led2或第一发光二极管led1点亮时，光敏三极管vt1感应到光线导通。

s107，计数模块工作，在定时模式下对光敏三极管vt1的导通次数进行计数，以获取半周期计数值n，电压采样模块工作，以获取感应电压值u。

s108，控制器对感应电压值u和/或半周期计数值n进行分析。

s109，控制器判断是否存在n＝1且感应电压值u恒定。如果是，则执行步骤s110；如果否，则执行步骤s111。

s110，显示模块发出漏电报警信号。

s111，控制器根据公式f＝n/2计算感应电压的频率值f，和/或，根据感应电压值u获取感应电压的瞬时值的最大值umax，和/或感应电压的瞬时值的最小值umin，和/或最大值的绝对值|umax|和最小值的绝对值|umin|的和值up-p。

s112，显示模块显示频率值f，和/或umax，和/或umin，和/或up-p。

具体地，如果n＝1，即只出现第二发光二极管led2与第一发光二极管led1有且只有一个二极管被点亮一次，进行适当延时后若仍未出现n值的增加，此时进行特殊流程：即主动控制电压采样模块进行多次采样，如果采集到的感应电压值u相对恒定，说明检测到直流形式的电流，被测线缆可能发生漏电，控制器发出漏电报警信号，以进行漏电提醒。

而如果n大于1，则可以根据公式f＝n/2计算感应电压的频率值f；如果采集到的感应电压值u不恒定，可以根据采集到的感应电压值u获取感应电压的瞬时值的最大值umax、感应电压的瞬时值的最小值umin、最大值的绝对值|umax|和最小值的绝对值|umin|的和值up-p，其中，umax＝u(正数最大值)，umin＝u(负数最小值)，up-p＝|umax|+|umin|，以对感应电压进行充分了解和分析，进而可以对被测线缆的共模电流进行充分了解，判断共模电流是否会产生不良影响，方便用户采取相关措施。

综上所述，根据本发明实施例的共模电流检测装置，检测模块套设在被测线缆的正负极线束外侧，用于感应被测线缆的共模电流，生成感应电压，电压采样模块用于对感应电压进行采样，得到感应电压值。由此，该装置通过采集感应电压可有效检测出存在的共模电流，从而可以实现共模电流的快捷检测与分析，且该装置体积小、成本低。本申请共模电流检测装置采用较为简易和基础的元器件构成装置，制造成本低廉；此外，采用非接触式磁芯检测，测试时无须对被测线束进行改造拆解等，操作简便易行；除共模电流检测外，本申请装置还具备直流漏电流检测的功能，适用范围更广。

基于上述的共模电流检测装置，本发明还提出一种共模电流检测方法。由于本发明的方法实施例是基于上述的装置实施例，对于在方法实施例中未披露的细节可参照上述装置实施例，具体不再赘述。

图6是根据本发明一个实施例的共模电流检测方法的流程图。如图6所示，该方法包括以下步骤：

s1，套设在被测线缆的正负极线束外侧的检测模块感应被测线缆的共模电流，生成感应电压。

s2，电压采样模块对感应电压进行采样，得到感应电压值。

具体地，如图3所示，当需要检测线缆的共模电流时，将上述检测装置置于被测线缆上，要求同一回路的正负极线束必须同时被套在环形采集磁芯101内。当存在共模电流时，检测装置10会感应出被测线缆的共模电流，从而产生感应电压，电压采用模块20会检测出感应的电压，从而得到感应电压值，同时，可以根据感应电压生成感应电压波形，通过对感应电压波形进行分析，有助于对被测线缆的共模电流进一步了解，实现共模电流的快捷检测与分析。并且，检测模块10由环形采集磁芯101和感应线圈102构成，电压采样模块20可以由分压电阻、电压跟随器，ad芯片构成，即共模电流检测装置由较为基础的元器件组成，成本低廉，且各元器件体积较小。

由此，本发明实施例的共模电流检测方法通过采集感应电压可有效检测出存在的共模电流，从而可以实现共模电流的快捷检测与分析。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测方法还可以包括：频率采样模块对感应电压的正半周期和负半周期的数量进行采样，得到半周期计数值。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测方法还可以包括：控制器对感应电压值和半周期计数值进行分析；若感应电压值不恒定或半周期计数值大于1，则控制器根据半周期计数值计算感应电压的频率值，和/或，根据感应电压值计算感应电压的瞬时值的最大值，和/或感应电压的瞬时值的最小值，和/或最大值的绝对值和最小值的绝对值的和值。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测方法还可以包括：若感应电压值恒定且半周期计数值等于1，则控制器判断出被测线缆漏电，并输出漏电报警信号。

根据本发明的一个实施例，上述的共模电流检测方法还可以包括：显示模块显示频率值，和/或最大值，和/或最小值，和/或和值，和/或漏电报警信号。

综上，根据本发明实施例的共模电流检测方法，通过感应被测线缆的共模电流，生成感应电压，再对感应电压进行采样，得到感应电压值，可有效检测出存在的共模电流，从而可以实现共模电流的快捷检测与分析。除共模电流检测外，还具备直流漏电流检测的功能，适用范围更广。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。