本发明涉及电路领域，特别是一种积分电路、电流传感器及断路器。
背景技术：
：目前，在有些电流传感器中采用罗氏(rogowski)线圈进行一次大电流的测量，罗氏线圈频率范围宽，一般设计范围从0.1hz～100mhz以上，因此可以满足一般的宽频测量要求，但是罗氏线圈二次输出电压信号是一次电流信号的微分，如果要真实还原与一次电流成正比例的信号就必须添加相应的积分电路。其中，一次电流指的是待测系统主回路的电流，二次输出的电压信号指的是罗氏线圈所在的测试回路中的电压。由于无源积分电路的稳定性较好，因此目前通常采用无源积分电路来实现上述的信号积分还原。但积分电路存在一个截止频率fl，经过积分电路的信号频率低于该截止频率fl的话，信号幅度将大幅地衰减。无源积分电路的输出vout可以简化为下式(1)：其中，m为罗氏线圈的互感系数，i(t)为一次电流值。其中，r为无源积分电路的积分电阻，c为无源积分电路的积分电容。此外，为了得到较好的积分效果，典型的无源积分电路的截止频率fl需满足下式(2)：其中，λ为积分精度处于可接受范围内的经验系数。例如，λ＝5，或者为了使式(2)简化，取λ＝6.28等。根据式(1)可以看出，rc的取值不能太大，因为太大的话会导致积分电路的输出降低。根据式(2)可以看出，由于rc的取值不能太大，因此fl的取值就不会太小，通常情况下，fl的取值为30hz左右。这样就限制了无源积分电路的应用场景，因为有些应用场景中的一次大电流的频率可能非常低，例如10hz，甚至还有可能低至几hz(例如风力系统)等，这样的话，罗氏线圈二次输出电压信号经过目前的无源积分电路后必然大幅衰减，从而影响对一次电流的正确测量。技术实现要素：有鉴于此，本发明一方面提出了一种积分电路，用于提高积分电路的积分精度。另一方面提出了一种电流传感器和断路器，用于提高电流传感器的测量范围，以实现对较多应用场景的电流检测。本发明提出的一种积分电路，包括：第一电路模块，被构造为对罗氏线圈的二次输出电压信号进行模拟积分，得到第一积分信号；第二电路模块，被构造为对所述第一积分信号进行模拟积分，得到第二积分信号；和积分合成模块，被构造为将所述第一积分信号和所述第二积分信号进行相加合成，得到合成后的积分信号。该积分部件不仅可以利用各个电路模块的原测量优势，而且还可以相互进行补充，提高整个积分部件的积分还原精度。在一个实施方式中，所述第一电路模块为无源模拟积分电路；所述第一电路模块的第一截止频率fl1大于所述积分电路的目标截止频率fl；所述第二电路模块为有源模拟积分电路；所述第二电路模块的第二截止频率fl2小于或等于所述积分电路的目标截止频率fl。通过对无源模拟积分电路设置稍大的截止频率，而对有源模拟积分电路设置稍小的截止频率，可以充分利用无源模拟积分电路和有源模拟积分电路的本身特性，既可以在高频率下利用无源模拟积分电路的稳定性，又可以在低频率下利用有源模拟积分电路的低频输出精度。在一个实施方式中，所述无源模拟积分电路的积分电阻r和积分电容c的取值按照下式确定：其中，fl为所述积分电路的目标截止频率，m为罗氏线圈的互感系数，imin为最小的一次电流值，v1detectable为可被所述无源模拟积分电路检测到的最小电压值,λ为设定的经验系数。该实施方式中给出了一种无源模拟积分电路的具体实施策略，并且该实施策略简单易行。在一个实施方式中，所述无源模拟积分电路包括：第一积分电阻、第二积分电阻、第一滤波电阻、第二滤波电阻和第一积分电容；其中，所述第一积分电阻的一端与罗氏线圈的一个输出端相连，另一端与所述第一滤波电阻的一端以及所述第一积分电容的一端相连；所述第二积分电阻的一端与罗氏线圈的另一个输出端相连，另一端与所述第二滤波电阻的一端以及所述第一积分电容的另一端相连；所述第一滤波电阻的另一端接地；所述第二滤波电阻的另一端接地；所述第一积分电容的两端为所述无源模拟积分电路的输出端。该实施方式中给出了一种无源模拟积分电路的具体实施手段，并且该实施手段简单易行。在一个实施方式中，所述有源模拟积分电路的积分电阻ri、积分电容ci和与积分电容ci并联的有损积分电阻r0的取值按照下式确定：且在信号频率f位于区间[fl2,fl1]内时，有源模拟积分电路的输出vout2满足式：其中，vout1为无源模拟积分电路的输出，k为一增益系数，v2detectable为可被所述有源模拟积分电路检测到的最小电压值,λ为设定的经验系数。该实施方式中给出了一种有源模拟积分电路的具体实施策略，并且该实施策略简单易行。在一个实施方式中，所述有源模拟积分电路包括：第三积分电阻、第二积分电容、有损积分电阻、运算放大器、第三滤波电阻和第四滤波电阻；其中，所述第三积分电阻的一端作为所述有源模拟积分电路的输入端，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连；所述第二积分电容的一端与所述运算放大器的反相输入端相连，另一端与所述运算放大器的输出端相连；所述有损积分电阻与所述第二积分电容并联；所述第三滤波电阻的一端与所述运算放大器的同相输入端相连，另一端接地；所述第四滤波电阻的一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端接地。该实施方式中给出了一种有源模拟积分电路的具体实施手段，并且该实施手段简单易行。在一个实施方式中，所述积分电路进一步包括：信号调理电路，被构造为对所述第一电路模块输出的第一积分信号进行包括放大和/或滤波在内的处理，并将处理后的第一积分信号输出给所述第二电路模块。该实施方式中通过添加该信号调理电路，可进一步提高输入到有源模拟积分电路的信号精度，从而可以提高积分电路的信号处理精度。在一个实施方式中，所述信号调理电路包括：运算放大器芯片、增益电阻和供电电路；其中，所述运算放大器芯片的两个信号输入端分别与所述第一电路模块的两个输出端相连；所述运算放大器芯片的两个电压输入端分别与所述供电电路的供电端相连；所述运算放大器芯片的两个增益电阻连接端分别连接所述增益电阻的两端；所述运算放大器芯片的信号输出端与所述第二电路模块的输入端相连。该实施方式中给出了一种信号调理电路的具体实施手段，并且该实施手段简单易行。在一个实施方式中，所述积分合成模块按照下式将所述第一积分信号和所述第二积分信号进行相加合成：其中，m为罗氏线圈的互感系数，r为无源模拟积分电路的积分电阻，c为无源模拟积分电路的积分电容，vout1(t)为无源模拟积分电路的输出，ri为有源模拟积分电路的积分电阻，ci为有源模拟积分电路的积分电容，vout2(t)为有源模拟积分电路的输出，k为一增益系数，i(t)为合成后的积分信号，也即经积分电路积分还原后的电流信号。该实施方式中给出了一种积分合成模块的具体实施策略，并且该实施策略简单易行。在一个实施方式中，所述积分合成模块为基于运算放大器的加法电路，或者为基于数字采样的数字加法器。无论是采用加法电路还是数字加法器都可以灵活地实现积分合成模块的功能。本发明实施例中提出的一种电流传感器，可包括上述任一实施方式中的积分电路，相应地，本发明实施例中的电流传感器的测量精度更高，测量范围更大。本发明实施例中提出的一种电流传感器，可包括上述的电流传感器，相应地，本发明实施例中的断路器的测量精度更高，测量范围更大。附图说明下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：图1为本发明实施例中的积分电路的结构示意图。图2为本发明一个例子中积分电路的部分结构示意图。图3为本发明一个例子中的罗氏线圈的等效电路与图2中无源模拟积分模块的连接关系示意图。图4a为本发明一个示例中在50hz的输入信号情况下，采用本发明实施例中的积分电路以及采用现有技术中单独使用无源模拟积分电路时的积分结果对比图。图4b为本发明一个示例中在10hz的输入信号情况下，采用本发明实施例中的积分电路以及采用现有技术中单独使用无源模拟积分电路时的积分结果对比图。图4c为本发明一个示例中在1hz的输入信号情况下，采用本发明实施例中的积分电路以及采用现有技术中单独使用无源模拟积分电路时的积分结果对比图。其中，附图标记如下：标记含义11第一电路模块12第二电路模块13积分合成模块14信号调理电路r1～r9电阻l1、l2电感c1～c4电容u2运算放大器芯片u3运算放大器vin输入电压vout1、vout2输出电压具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。本发明实施例中，为了提高积分电路的积分还原精度，考虑提出一种全新的积分电路，该积分电路可充分利用现有技术中无源模拟积分电路的测试稳定性和有源模拟积分电路在低频输入信号下的优良特性。图1为本发明实施例中的积分电路的结构示意图。如图1所示，该积分电路主要包括：第一电路模块11、第二电路模块12和积分合成模块13。其中，第一电路模块11被构造为对罗氏线圈的二次输出电压信号进行模拟积分，得到第一积分信号。第二电路模块12被构造为对所述第一积分信号进行模拟积分，得到第二积分信号。积分合成模块13被构造为将所述第一积分信号和所述第二积分信号进行相加合成，得到合成后的积分信号。具体实现时，第一电路模块11可以为无源模拟积分电路，第二电路模块12可以为有源模拟积分电路；反之亦然，即第一电路模块11也可以为有源模拟积分电路，相应地，第二电路模块12也可以为无源模拟积分电路。具体可根据实际需要实现。下面以第一电路模块11为无源模拟积分电路，第二电路模块12为有源模拟积分电路的情况为例，对本实施例中的积分电路进行详细说明。本实施例中，第一电路模块11为无源模拟积分电路时，其截止频率fl1可大于所述积分电路的目标截止频率fl，即fl1＞fl，并且该第一电路模块的积分电阻r和积分电容c的取值可根据下式(3)确定：其中，m为罗氏线圈的互感系数，imin为最小的一次电流值，v1detectable为可被所述无源模拟积分电路检测到的最小电压值,λ为设定的经验系数。本实施例中，可以λ＝6.28为例。第二电路模块12为有源模拟积分电路时，其截止频率fl2可小于或等于所述积分电路的目标截止频率fl，即fl2≤fl，并且该第二电路模块的积分电阻ri，积分电容ci，与积分电容ci并联的有损积分电阻r0可根据下式(4)确定：同时，在信号频率f位于区间[fl2,fl1]内时，有源模拟积分电路的输出vout2满足式(5)：其中，vout1为无源模拟积分电路的输出，k为一增益系数，v2detectable为可被所述有源模拟积分电路检测到的最小电压值,。式(4)中，仍然可以λ＝6.28为例。积分合成模块13可按照下式(6)将所述第一积分信号和所述第二积分信号进行相加合成：其中，m为罗氏线圈的互感系数，r为无源模拟积分电路的积分电阻，c为无源模拟积分电路的积分电容，vout1(t)为无源模拟积分电路的输出，ri为有源模拟积分电路的积分电阻，ci为有源模拟积分电路的积分电容，vout2(t)为有源模拟积分电路的输出，k为一增益系数，i(t)为合成后的积分信号，也即经积分电路积分还原后的电流信号。根据上式(6)可以看出，当一次电流的频率f≥fl1时，公式中的第一部分输出vout1(t)，即为无源模拟积分电路的满足精度要求的输出，而公式中的第二部分输出vout2(t)，即对第一部分输出vout1(t)进行积分时的积分结果则是可以忽略不计的。当一次电流的频率fl1≥f≥fl2时，公式中的第二部分输出vout2(t)，即对第一部分输出vout1(t)进行积分时的积分结果是可以满足精度要求的，两部分的结果相加后正好是接近理想积分值的结果。其中，通过设计k的取值，可以使得公式中的第二部分输出vout2(t)能够被精确处理。具体实现时，积分合成模块13可以是基于运算放大器的加法电路，或者为基于数字采样的数字加法器。其中，基于数字采样的数字加法器指的是先将第一积分信号和第二积分信号分别进行模数转换完成数字采样，之后再进行数字相加得到合成后的积分结果。图2为本发明一个例子中积分电路的部分结构示意图。如图2所示，该积分电路中的第一电路模块11为无源模拟积分电路，其可包括：第一积分电阻r1、第二积分电阻r2、第一滤波电阻r3、第二滤波电阻r4和第一积分电容c1。其中，第一积分电阻r1的一端与罗氏线圈的一个输出端相连，另一端与第一滤波电阻r3的一端以及第一积分电容c1的一端相连。第二积分电阻r2的一端与罗氏线圈的另一个输出端相连，另一端与第二滤波电阻r4的一端以及第一积分电容c1的另一端相连。第一滤波电阻r3的另一端接地。第二滤波电阻r4的另一端接地。第一积分电容c1的两端为所述无源模拟积分电路的输出端。其中，第一积分电阻r1、第二积分电阻r2和第一积分电容c1的取值可根据上述式(3)确定。如图2所示，该积分电路中的第二电路模块11为有源模拟积分电路，其可包括：第三积分电阻ri、第二积分电容ci、有损积分电阻r0、运算放大器u3、第三滤波电阻r5和第四滤波电阻r6。其中，第三积分电阻ri的一端作为有源模拟积分电路12的输入端，另一端与运算放大器u3的反相输入端相连。第二积分电容ci的一端与运算放大器u3的反相输入端相连，另一端与运算放大器u3的输出端相连。有损积分电阻r0与所述第二积分电容ci并联。第三滤波电阻r5的一端与运算放大器u3的同相输入端相连，另一端接地。第四滤波电阻r6的一端与运算放大器u3的输出端相连，另一端接地。此外，图2中的积分电路还包括信号调理电路14，该信号调理电路14可包括：运算放大器芯片u2、增益电阻r7和供电电路。其中，运算放大器芯片u2的两个信号输入端in+、in-分别与无源模拟积分电路11的两个输出端相连。运算放大器芯片u2的两个电压输入端vs+、vs-分别与所述供电电路的供电端相连。运算放大器芯片u2的两个增益电阻连接端rg+、rg-分别连接所述增益电阻r7的两端。运算放大器芯片u2的信号输出端与有源模拟积分电路12的输入端相连。本实施例中运算放大器芯片u2的供电方式可以是：1)对称双电源供电方式或2)单电源供电方式。当采用对称双电源供电方式时，相对于公共端(地)的正电源+e与负电源-e分别接于运放的vs+和vs-管脚上。在这种方式下，可把信号源直接接到运算放大器芯片的输入脚上，而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。而采用单电源供电方式时，可如图2所示，将运算放大器芯片的-vee管脚连接到地上。此时为了保证运算放大器芯片内部单元电路具有合适的静态工作点，在运算放大器芯片输入端一定要加入一直流电位。此时运算放大器芯片的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。静态时，运算放大器芯片的输出电压近似为vcc/2，为了隔离掉输出中的直流成分可接入一电容。图3为本发明一个例子中的罗氏线圈的等效电路与图2中无源模拟积分模块的连接关系示意图。如图3所示，该罗氏线圈的等效电路10可包括：线圈自感l1和l2、线圈内阻r8和r9，以及线圈寄生电容c2。此外，还可进一步包括：滤波电容c3和c4。其中，线圈电感l1与线圈内阻r8串联后与线圈寄生电容c2的一端相连，线圈电感l2与线圈内阻r9串联后与线圈寄生电容c2的另一端相连。同时，线圈寄生电容c2的一端与滤波电容c3连接，另一端与滤波电容c4连接，滤波电容c3和c4的另一端接地。线圈寄生电容c2的两端作为所述罗氏线圈的等效电路的输出端与所述无源模拟积分电路11的输入端相连。即线圈寄生电容c2的一端与无源模拟积分电路的第一积分电阻r1的一端相连，另一端与无源模拟积分电路的第二积分电阻r2的一端相连。图4a至图4c为一个示例中在50hz、10hz和1hz的输入信号情况下，采用本发明实施例中的积分电路以及采用现有技术中单独使用无源模拟积分电路时的积分结果对比图。为了对二者测量的准确度进行对比，可首先设置一用于表示准确交流采样值的参考电流值，即一次电流值idl(n)，单独使用无源模拟积分电路时的采样电流值记为ircl(n)，采用本发明实施例中的积分电路时的采样电流值记为irccl(n)。可以看出，在图4a中所示的50hz的频率条件下，采用本发明实施例中的积分电路得到的电流采样值和采用现有技术中单独使用无源模拟积分电路时的电流采样值都比较接近于参考电流值，即二者在常用被测信号下的测试结果都可以满足测试要求。而在图4b和图4c中，采用本发明实施例中的积分电路得到的电流采样值则更接近于参考电流值，因此相比现有技术中仅采用无源模拟积分电路时，本发明实施例中的技术方案在低频被测信号下的测量结果的准确度更高。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12