一种宽频段多线圈Rogowski电流传感器

本发明涉及电流测量领域，特别是涉及一种宽频段多线圈rogowski电流传感器。

背景技术：

1、rogowski电流传感器是一种由rogowski线圈和积分器构成的电流测量装置，在一定频率范围内输出与被测电流信号成正比的电压信号。rogowski电流传感器具有体积小、成本低、非接触式等优点，非常适合作为电力系统以及电力电子领域中的电流测量方案。

2、rogowski电流传感器的幅频特性呈带通滤波器形状，其高频截止频率由rogowski线圈的谐振频率决定，其低频截止频率由积分器参数决定。其低频截止频率和高频截止频率之间的频段称为该rogowski电流传感器的有效频段，只有在有效频段内，rogowski电流传感器的输出电压信号与被测电流信号呈增益稳定的正比关系。

3、一般来说，rogowski线圈的匝数越多，其灵敏度越高，但是rogowski线圈的自谐振频率也会同时变低，所以rogowski电流传感器的高频截止频率变低；如果rogowski线圈的匝数越少，rogowski电流传感器的高频截止频率越宽，但是由于线圈的灵敏度不足，低频信噪比也会越低，影响测量准确度，所以需要配置积分器参数以提高rogowski电流传感器的低频截止频率从而抑制低频噪声。总的来说，传统rogowski电流传感器的频段是有限的，需要依据实际使用工况对高频截止频率和低频截止频率进行权衡。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种宽频段多线圈rogowski电流传感器，可增加rogowski电流传感器的有效频段宽度，提高电流测量的准确度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种宽频段多线圈rogowski电流传感器，包括：信号处理电路及多个rogowski线圈；多个rogowski线圈的匝数不同；

4、多个rogowski线圈套设在载流导体上，且多个rogowski线圈均与所述信号处理电路连接；

5、所述载流导体用于接收被测电流，使所述被测电流流经多个rogowski线圈所围成的截面；多个rogowski线圈分别输出与所述被测电流的时间微分成正比的电压信号；

6、所述信号处理电路用于对各rogowski线圈输出的电压信号进行积分，并加和，得到与所述被测电流成正比的电压信号。

7、可选地，所述宽频段多线圈rogowski电流传感器还包括线圈框架；多个rogowski线圈均绕制在所述线圈框架上；所述线圈框架套设在所述载流导体上。

8、可选地，所述线圈框架的数量与所述rogowski线圈的数量相同，一个rogowski线圈绕制在一个线圈框架上，各线圈框架均套设在所述载流导体上。

9、可选地，所述线圈框架的形状为环形。

10、可选地，所述宽频段多线圈rogowski电流传感器还包括pcb基板；各rogowski线圈均为pcb rogowski线圈，各pcb rogowski线圈均设置在所述pcb基板上；所述pcb基板上开设有开槽，所述载流导体穿过所述开槽。

11、可选地，所述信号处理电路包括加法器及多个积分器；所述积分器的数量与所述rogowski线圈的数量相同；一个积分器对应连接一个rogowski线圈；

12、所述积分器用于对所述rogowski线圈输出的电压信号进行积分，得到与所述被测电流的幅值成正比的电压信号；

13、所述加法器与各积分器连接，所述加法器用于对各积分器输出的电压信号进行加和，得到与所述被测电流成正比的电压信号。

14、可选地，一个rogowski线圈与对应的积分器为一个子rogowski电流传感器；第i个子rogowski电流传感器的高频截止频率与第i+1个子rogowski电流传感器的低频截止频率相等，0<i<i，i为子rogowski电流传感器的数量。

15、可选地，所述宽频段多线圈rogowski电流传感器的有效频段为[fl1,fhi]；其中，fl1第1个子rogowski电流传感器的低频截止频率，fhi为第i个子rogowski电流传感器的高频截止频率。

16、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明采用多个不同匝数的rogowski线圈套设在载流导体上，多个rogowski线圈分别输出与被测电流的时间微分成正比的电压信号，信号处理电路用于对各rogowski线圈输出的电压信号进行积分，并加和，得到与被测电流成正比的电压信号，从而获得比传统rogowski电流传感器更宽的频段，提高了电流测量的准确度。

技术特征：

1.一种宽频段多线圈rogowski电流传感器，其特征在于，所述宽频段多线圈rogowski电流传感器包括：信号处理电路及多个rogowski线圈；多个rogowski线圈的匝数不同；

2.根据权利要求1所述的宽频段多线圈rogowski电流传感器，其特征在于，所述宽频段多线圈rogowski电流传感器还包括线圈框架；多个rogowski线圈均绕制在所述线圈框架上；所述线圈框架套设在所述载流导体上。

3.根据权利要求2所述的宽频段多线圈rogowski电流传感器，其特征在于，所述线圈框架的数量与所述rogowski线圈的数量相同，一个rogowski线圈绕制在一个线圈框架上，各线圈框架均套设在所述载流导体上。

4.根据权利要求3所述的宽频段多线圈rogowski电流传感器，其特征在于，所述线圈框架的形状为环形。

5.根据权利要求1所述的宽频段多线圈rogowski电流传感器，其特征在于，所述宽频段多线圈rogowski电流传感器还包括pcb基板；各rogowski线圈均为pcb rogowski线圈，各pcb rogowski线圈均设置在所述pcb基板上；

6.根据权利要求1所述的宽频段多线圈rogowski电流传感器，其特征在于，所述信号处理电路包括加法器及多个积分器；所述积分器的数量与所述rogowski线圈的数量相同；一个积分器对应连接一个rogowski线圈；

7.根据权利要求6所述的宽频段多线圈rogowski电流传感器，其特征在于，一个rogowski线圈与对应的积分器为一个子rogowski电流传感器；

8.根据权利要求7所述的宽频段多线圈rogowski电流传感器，其特征在于，所述宽频段多线圈rogowski电流传感器的有效频段为[fl1,fhi]；其中，fl1第1个子rogowski电流传感器的低频截止频率，fhi为第i个子rogowski电流传感器的高频截止频率。

技术总结
本发明提供了一种宽频段多线圈Rogowski电流传感器，属于电流测量领域，宽频段多线圈Rogowski电流传感器包括信号处理电路及多个匝数不同的Rogowski线圈。多个Rogowski线圈套设在载流导体上，且多个Rogowski线圈均与信号处理电路连接；载流导体用于接收被测电流，使被测电流流经多个Rogowski线圈所围成的截面；多个Rogowski线圈分别输出与被测电流的时间微分成正比的电压信号；信号处理电路用于对各Rogowski线圈输出的电压信号进行积分，并加和，得到与被测电流成正比的电压信号。本发明增加了Rogowski电流传感器的有效频段宽度，提高了电流测量的准确度。

技术研发人员：詹雍凡,曲泽龙,李学宝,孙鹏,赵志斌,崔翔
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17