生交变激磁磁通Φ I。与此同时，调制纹波抑制电路的单位增益反相器A2输出与激磁电压vl幅值相同而相位相反的激磁电压v4，电压v4驱动绕组W2产生激磁电流i2激励磁芯C2至饱和，同时在磁芯C2中产生与激磁磁通Φ I相位相反的激磁磁通Φ2。如果能够设置合适的电路参数使得两个激磁电流il和i2幅值相等而相位相反，同时选择磁特性和几何尺寸完全一致的磁芯Cl和C2，那么由激磁电流il和i2产生的激磁磁通Φ I和Φ2将会大小相等而相位相反。由于原边绕组WP同时围绕磁芯Cl和C2，所以绕组WP所交链的总磁链为零，因而原边绕组WP上不产生感应电压。这就是本发明提供的调制纹波抑制电路抑制原边绕组WP中由于变压器效应引起的纹波电压的原理。但是，仅由上述电路还不能抑制由低通滤波器B2时间常数有限引起的输出信号VO的纹波电压。
[0025]输出信号VO的调制纹波可以通过加入本发明提供的高通滤波器B3和求和电路B4来抑制。基本原理是，电阻R4上的电压v5经过高通滤波器B3后的输出信号v6通过求和电路B4与电阻Rl上的电压v2相加，如果电压v2和v5中的各高频分量幅值相等而相位相反，而电压v5经过高通滤波器后的输出信号v6中的高频分量不衰减，那么相加后电压v2和v6中的高频分量将彼此抵消，而电压v2中的直流和低频分量不会被衰减。但实际中电压v5和v2中的高频分量不会完全大小相等而相位相反，高通滤波器B3也无法做到无限大的时间常数，因而导致求和电路B4的输出信号v7中仍然存在一定大小的调制纹波，而该纹波可以通过原有低通滤波器B2进一步进行衰减，从而得到调制纹波更低的输出信号V0。这就是本发明提供的调制纹波抑制电路抑制由于低通滤波器B2时间常数有限引起的调制纹波的原理。
[0026]图3是无调制纹波抑制电路时绕组WP上的调制纹波的频谱仿真图。
[0027]图4是有调制纹波抑制电路时绕组WP上的调制纹波的频谱仿真图。
[0028]对比图3和图4可以看出，本发明提供的调制纹波抑制电路对于抑制由于变压器效应引起的调制纹波效果非常明显。
[0029]图5是无高通滤波器B3时输出信号VO上的调制纹波的频谱仿真图。
[0030]图6是有高通滤波器B3时输出信号VO上的调制纹波的频谱仿真图。
[0031 ] 对比图5和图6可以看出，本发明提供的高通滤波器B3对于抑制由于低通滤波器B2时间常数有限引起的调制纹波效果非常明显。
[0032]显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变形在内。
【主权项】
1.一种低纹波磁调制电流传感器，包括单磁芯磁调制电流传感器电路和低通滤波器，其特征在于，还包括调制纹波抑制电路，所述调制纹波抑制电路串接在单磁芯磁调制电流传感器电路和低通滤波器(B2)之间，调制纹波抑制电路用于抑制由于变压器效应在原边绕组(WP)上感应的纹波电压，以及抑制由于低通滤波器(B2)时间常数有限而在输出信号(V。)上产生的纹波电压。2.根据权利要求1所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述单磁芯磁调制电流传感器电路由第一磁芯(C1)、第一绕组(W1)、比较器(A1)、第一电压变换电阻(?)、第一门限电压设置电阻(?)、第二门限电压设置电阻(?)和稳压管限幅电路(B1)构成。3.根据权利要求2所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述调制纹波抑制电路由第二磁芯(C2)、第二绕组(W2)、单位增益反相器(A2)、第二电压变换电阻(R4)、高通滤波器(B3)和求和电路(B4)构成。4.根据权利要求3所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述原边绕组(WP)同时围绕第一磁芯(C1)和第二磁芯(C2)，第一绕组(W1)的同相端连接比较器(A1)的输出端，第一绕组(W1)的非同名端连接比较器(A1)的反相端，同时与第一电压变换电阻(?)相连，而第一电压变换电阻(?)的另一端接地，第一门限电压设置电阻(?)的一端接地，另一端接比较器(A1)的同相端，同时与第二门限电压设置电阻(R3)的一端相连，而第二门限电压设置电阻(?)的另一端接比较器(A1)的输出端，稳压管限幅电路(B1)的一端接比较器(A1)的输出端，另一端接地，单位增益反相器(A2)的输入端与比较器(A1)的输出端相连，单位增益反相器(A2)的输出端接第二绕组(W2)的同名端，第二绕组(W2)的非同名端与第二电压变换电阻(R4)的一端和高通滤波器(B3)的输入端相连，第二电压变换电阻(R4)的另一端接地，而高通滤波器(B3)的输出端连接求和电路(B4)的输入端，求和电路(B4)的另一个输入端与比较器(A1)的反相端、第一绕组(W1)的非同名端和第一电压变换电阻(?)的非接地端相连，求和电路(B4)的输出端连接低通滤波器(B2)的输入端，而低通滤波器(B2)的输出(V。)即为传感器所测信号。5.根据权利要求1所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述低通滤波器(B2)包括一阶有源低通滤波器，高阶有源低通滤波器，一阶无源低通滤波器，或高阶无源低通滤波器中的任意一种。6.根据权利要求3所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述第一磁芯(C1)与所述第二磁芯(C2)具有相同的物理特性和几何尺寸。7.根据权利要求3所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述第一绕组(W1)与第二绕组(W2)匝数相同或者匝数不同。8.根据权利要求3所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述高通滤波器(B3)包括一阶有源高通滤波器，高阶有源高通滤波器，一阶无源高通滤波器，或高阶无源高通滤波器中的任意一种。9.根据权利要求3所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述求和电路(B4)由有源器件或无源器件构成。10.根据权利要求9所述的低纹波磁调制电流传感器，其特征在于，所述有源器件为运算放大器，无源器件为电阻。
【专利摘要】本发明提供了一种低纹波磁调制电流传感器，包括单磁芯磁调制电流传感器电路和低通滤波器，其特征在于，还包括调制纹波抑制电路，所述调制纹波抑制电路串接在单磁芯磁调制电流传感器电路和低通滤波器B2之间。该调制纹波抑制电路由磁芯C2，绕组W2，单位增益反相器A2，电阻R4，高通滤波器B3以及求和电路B4构成。该调制纹波抑制电路可以有效抑制由于变压器效应感应到原边绕组WP上的调制纹波，同时可以有效抑制由于低通滤波器B2时间常数有限而在输出信号VO中产生的调制纹波。
【IPC分类】G01R19/00
【公开号】CN105353190
【申请号】CN201510639100
【发明人】张钟华, 王农, 李正坤, 张阳, 张存凯, 王营, 鲁云峰, 李辰, 贺青
【申请人】中国计量科学研究院
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年9月30日