磁平衡式电流传感器零点补偿方法与流程

本发明属于电流传感器，具体是磁平衡式电流传感器零点补偿方法。

背景技术：

1、磁平衡式电流传感器，工作原理如图1，被测电流iin流经电流测试绕组，在开环式磁芯中产生相应的磁场，霍尔传感器感应到磁场，输出电信号经处理电路处理后输出反馈电流if，反馈电流流经反馈绕组，产生与被测电流方向相反的磁场，与被测电流产生的磁场抵消，使霍尔传感器感应的磁场为零，并保持动态平衡即磁平衡。

2、霍尔传感器特性如图2所示，在b区内，由于开环式磁芯内的磁场bm微弱，霍尔传感器无输出、存在死区，因此霍尔传感器的输出与磁场并不是呈线性关系，而且由于霍尔传感器的输出在温度的影响下存在不确定性，所以会影响磁平衡式电流传感器的零点输出和测量精度；

3、目前，对于磁平衡式电流传感器的补偿，主要是考虑霍尔传感器的温度特性，常规的做法是将补偿电路与处理电路融为一体，虽然这样在被测电流小时补偿效果很好，但是被测电流较大时，补偿的影响就明显降低，同样会导致测量精度降低。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了磁平衡式电流传感器零点补偿方法，用于解决被测电流较大时，补偿的影响就明显降低，导致测量精度降低的技术问题，本发明通过设置补偿绕组和补偿电路，并且将磁平衡点由常规的零磁通向上提升，避开霍尔传感器的死区，同时加入温度补偿也由补偿绕组执行解决了上述问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了磁平衡式电流传感器零点补偿方法，包括以下步骤：

3、步骤一：设置磁平衡式电流传感器的磁平衡点a(bm，vo)；其中，磁平衡点根据不同型号的霍尔传感器自行设置；

4、步骤二：在常温下，调节补偿电路的输出电流，开环式磁芯的内部产生磁场，使得霍尔传感器检测的磁场强度为bm，将补偿电路的输入电流标记为ib1；

5、步骤三：在反馈电路中设置控制电压为vo，与磁平衡点中的电压一致；

6、步骤四：获取环境温度th，将磁平衡式电流传感器处于环境温度th中，基于环境温度th获取补偿电路的预测电流，补偿电路根据预测电流调节输出电流，提取补偿电路的输出电流并标记为ib2；

7、步骤五：通过计算获取在输入测试电流iin时的反馈绕组的输出电流if1；

8、步骤六：在常温下，向测试绕组中输入测试电流iin，并检测反馈绕组的输入电流if2，通过公式ic＝|if1-if2|，计算得到电流差值ic，判断电流差值ic是否在预设的误差范围内，否，根据电流差值ic调节补偿电路的输出电流ib2，是，记录补偿电路的在环境温度th下的输入电流ib2。

9、通过独立设置补偿绕组和补偿电路，并且将磁平衡点由常规的零磁通向上提升，避开霍尔传感器的死区，同时加入温度补偿也由补偿绕组执行，减小环境温度对该磁平衡式电流传感器检测结果的影响。

10、优选的，所述磁平衡式电流传感器包括开环式磁芯以及位于开环式磁芯内的霍尔传感器，所述表面的一侧缠绕有测试绕组，所述表面的另一侧缠绕有反馈绕组，所述的表面且位于的上方缠绕有补偿绕组，所述霍尔传感器的连接端电性连接有反馈电路，所述补偿绕组的连接端电性连接有补偿电路。

11、优选的，所述补偿电路为补偿绕组提供电流，所述反馈电路用于设置霍尔传感器的控制电压。

12、优选的，所述通过计算获取反馈绕组的输出电流if1，包括：

13、向测试绕组中输入测试电流iin，判断磁平衡式电流传感器所处的环境温度是否为常温，是，补偿电路输入的总电流iz＝ib1，否，补偿电路输入的总电流iz＝ib1+ib2，通过公式if1＝(n1÷n2)×iin获取反馈绕组的输出电流if1；其中，n1为测试绕组匝数，n2为反馈绕组匝数；

14、此时磁路中有被测电流iin、反馈电流if1、补偿电流ib2共同产生磁场，并且开环式磁芯的内磁场在磁平衡点得到动态平衡，检测if1即可得到被检电流iin值，即实现磁平衡式霍尔电流传感器的电流检测功能。

15、通过计算获得反馈绕组的输出电流if1，再通过检测的方式获得反馈绕组的输出电流if2，通过ic能够判断ib1和ib2的数值是否精准，如若ic的值在预设的误差范围外，则可以通过再次调节补偿电路的输出电流，直至达到要求，通过该种方式，能够进一步保证其检测的精度。

16、优选的，所述基于环境温度th获取补偿电路的预测电流，包括：

17、将提取的环境温度th输出至电流预测模型中，电流预测模型输出预测电流发送至补偿电路；其中，电流预测模型通过测试数据训练获得，测试数据包括输入数据和输出数据。

18、优选的，所述电流预测模型通过测试数据训练获得，包括：

19、将磁平衡式电流传感器分别置于环境温度tc中，调节补偿电路的输出电流，使得霍尔传感器感应的磁场强度与步骤二中的磁场强度bm相同，提取补偿电路的输出电流ic；其中，c＝1、2、……、n；

20、将环境温度tc标记为输入数据，将对应补偿电路的输出电流ic标记为输出数据，通过输入数据和输出数据训练神经网络模型，得到电流预测模型；其中，神经网络模型为卷积神经网络、循环神经网络中的一种。

21、通过精神网络模型获取预测电流，能够适应不同的环境温度，并且获得的预测电流更为精准。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、1、本发明独立设置补偿绕组和补偿电路，并根据霍尔传感器设置磁平衡式电流传感器的磁平衡点，通过补偿电路向补偿绕组中输入电流，使得开环式磁芯内产生磁场并与磁平衡点中的磁场强度bm相同，并且利用反馈条路调节霍尔传感器的控制电压至vo，从而能够使得避免开环式磁芯内的磁场较为微弱时，霍尔传感器的无输出的情况，同时，根据环境温度th调节补偿电路的输出电流，能够减小温度对磁平衡式电流传感器的检测结果产生较大影响，提高该磁平衡式电流传感器的测量精度。

24、2、本发明中，通过大量的环境温度tc以及补偿电路的输出电流ic对神经网络模型进行训练得到电流预测模型，再将环境温度th输入至电流预测模型之后所得到的预测电流，能够适应更多的环境温度，并且能够进一步提高其补偿电路的输出电流ib2的精度，进一步减小环境温度对霍尔传感器的影响。

技术特征：

1.磁平衡式电流传感器零点补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器零点补偿方法，其特征在于，所述磁平衡式电流传感器包括开环式磁芯(1)以及位于开环式磁芯(1)内的霍尔传感器(5)，所述开环式磁芯(1)表面的一侧缠绕有测试绕组(2)，所述开环式磁芯(1)表面的另一侧缠绕有反馈绕组(4)，所述开环式磁芯(1)的表面且位于的上方缠绕有补偿绕组(3)，所述霍尔传感器(5)的连接端电性连接有反馈电路，所述补偿绕组(3)的连接端电性连接有补偿电路。

3.根据权利要求2所述的磁平衡式电流传感器零点补偿方法，其特征在于，所述补偿电路为补偿绕组(3)提供电流，所述反馈电路用于设置霍尔传感器(5)的控制电压。

4.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器零点补偿方法，其特征在于，所述通过计算获取反馈绕组(4)的输出电流if1，包括：

5.根据权利要求1所述的磁平衡式电流传感器零点补偿方法，其特征在于，所述基于环境温度th获取补偿电路的预测电流，包括：

6.根据权利要求5所述的磁平衡式电流传感器零点补偿方法，其特征在于，所述电流预测模型通过测试数据训练获得，包括：

技术总结
本发明公开了磁平衡式电流传感器零点补偿方法，包括以下步骤：步骤一：设置磁平衡式电流传感器的磁平衡点A；涉及电流传感器技术领域，解决了被测电流较大时，补偿的影响就明显降低技术问题；独立设置补偿绕组和补偿电路，并根据霍尔传感器设置磁平衡式电流传感器的磁平衡点，通过补偿电路向补偿绕组中输入电流，使得开环式磁芯内产生磁场并与磁平衡点中的磁场强度相同，并且利用反馈条路调节霍尔传感器的控制电压至Vo，从而能够使得避免开环式磁芯内的磁场较为微弱时，霍尔传感器的无输出的情况，同时，根据环境温度Th调节补偿电路的输出电流，能够提高该磁平衡式电流传感器的测量精度。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：安徽亿芯链智能科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4