一种用于电流传感器温度稳定性的标定系统及方法与流程

本发明涉及传感器标定，特别是一种用于电流传感器温度稳定性的标定系统及方法。

背景技术：

1、电力电子技术高速发展，通过电流传感器对高压电力电源稳定运行进行监测也是重点研究发展方向之一，而对高压电力电源中重要支路进行持续的电流实时监测，需要考虑到系统内温度变化，通常要求传感器具有高稳定性、宽测量范围和高性能。

2、高压电力电源需要整流、逆变和升压等过程将三相市电转换成需要的高电压，变换过程中电流的幅值变化很大，包含直流、工频和高频成分。高压电源设备长时间工作在大电流的状态时，功率器件产热多会使周围温度升高，甚至有些工作在周围温度较高的环境中，使得传感器在测量时会因为温度漂移引起较大的误差使得传感器精度下降，电流的精确检测对系统的稳定工作及安全保护至关重要，因此对具有温度稳定性的电流传感器对于高压电力电源的电流监测显得特别重要，同时电流传感器又要兼顾宽量程范围、高灵敏度、高集成度、高精确度、高线性度的特点。

3、但现有的电流传感器对温度比较敏感，应用于高压电力电源电流检测时会有较大的误差，且高压电力电源中用于监测电流的传感器涉及检测电流类型包括直流侧电流、谐振电流和负载电流，其要求高精度、高分辨率、宽监测范围、宽频带和温漂小等特点；面对越来越多适用于高压电力电源的电流传感器不断研发的现状，亟需能够用于高压电力电源的高性能电流传感器进行温度稳定性标定的系统及方法。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明所要解决的技术问题是缺少用于高压电力电源的高性能电流传感器进行温度稳定性标定的系统及方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于电流传感器温度稳定性的标定系统，其包括电流标定模块，包括电流标定箱、电流发生器和载流导线，所述电流发生器能够产生10a～150a的直流侧模拟电流、大于等于10khz的谐振模拟电流或1ma～2a的负载模拟电流中，所述载流导线一端与电流发生器电性连接，另一端能够传导直流侧模拟电流、谐振模拟电流或负载模拟电流中的一种电流经过电流标定箱，并最终与电流模拟负载电性连接；温度控制模块，能够通过温控子模块提供80℃～140℃对应直流侧模拟电流、谐振模拟电流的第一标定环境温度和20℃～50℃对应负载模拟电流的第二标定环境温度，以及通过无线温度传感器监测电流标定箱内的标定环境温度；传感信号模块，能够获取待测电流传感器和标定电流传感器分别监测得到的第一传感信号和第二传感信号；信号滤波模块，能够分别对第一传感信号和第二传感信号进行滤波，对应得到第一波形信号和第二波形信号；温度稳定性分析模块，能够根据第一波形信号、第二波形信号和标定环境温度信号对待测电流传感器进行温度稳定性标定。

5、作为本发明所述用于电流传感器温度稳定性的标定系统的一种优选方案，其中：所述电流标定箱外壳为球状空心结构，且所述载流导线沿其最大圆切面直径穿设于电流标定箱；所述电流标定箱内相对载流导线设有第一传感器平台和第二传感器平台；所述第一传感器平台和第二传感器平台均与电流标定箱内侧连接；所述电流标定箱外壳下部与倒三脚支撑底座连接。

6、作为本发明所述用于电流传感器温度稳定性的标定系统的一种优选方案，其中：所述温控子模块包括有加热电阻丝，所述加热电阻丝以载流导线与电流标定箱外壳相交处为顶点，沿电流标定箱外壳内部最大圆切面间隔45°依次设置。

7、作为本发明所述用于电流传感器温度稳定性的标定系统的一种优选方案，其中：所述待测电流传感器通过第一传感器平台和第一传感信号传输线传输第一传感信号至信号滤波模块；所述标定电流传感器通过第二传感器平台和第二传感信号传输线传输第二传感信号至信号滤波模块。

8、作为本发明所述用于电流传感器温度稳定性的标定系统的一种优选方案，其中：所述标定电流传感器包括磁芯、激励绕组、次级绕组、激励电路、低通采样电阻和高通采样电阻。

9、作为本发明所述用于电流传感器温度稳定性的标定系统的一种优选方案，其中：所述磁芯为环状双磁芯，且载流导线穿过其内部中心位置；所述激励绕组缠绕于环状双磁芯的内磁芯；所述次级绕组缠绕于环状双磁芯中内磁芯的内侧和外磁芯的外侧；所述激励电路为自激电路，其一端与分别与激励绕组的一端和低通采样电阻连接，另一端与激励绕组的另一端连接；所述次级绕组与激励绕组的缠绕方向平行，其一端接地，另一端与高通采样电阻连接。

10、作为本发明所述用于电流传感器温度稳定性的标定系统的一种优选方案，其中：所述激励电路包括依次连接的电压跟随单元、双限电压比较单元、mosfet驱动单元和mosfet单元。

11、作为本发明所述用于电流传感器温度稳定性的标定系统的一种优选方案，其中：所述信号滤波模块包括低通滤波子模块和高通滤波子模块。

12、为解决上述技术问题，本发明提供还如下技术方案：一种用于电流传感器温度稳定性的标定方法，通过上述用于电流传感器温度稳定性的标定系统实现，包括以下步骤：获取若干标定环境温度信号、第一波形信号和第二波形信号；解析各标定环境温度信号，以及同一时刻对应的第一波形信号和第二波形信号，得到若干待标定数据组，其中，待标定数据组包括同一时刻的环境温度数据、待测电流传感器检测得到的第一电流数据和标定电流传感器检测得到的第二电流数据；构建温度偏差模型：

13、

14、bi′＝ati′3+bti′2+cti′+d(ti′-t′i-1)2+e(ti′-t′i-1)+fti′(ti′-t′i-1)+g

15、bi＝ati3+bti2+cti+d(ti-ti-1)2+e(ti-ti-1)+ft(ti-ti-1)+g

16、其中，δ表示待测电流传感器相对标定电流传感器的误差真实偏离，n表示待标定数据组的总组数，ωi表示第i个相对温漂误差系数，bi′表示第i组待标定数据组中标定电流传感器的温漂误差，a表示三阶温漂系数，b表示二阶温漂系数，c表示一阶温漂系数，d表示二阶变温率温漂系数，e表示一阶变温率温漂系数，f表示变温漂系数，g表示常数温漂系数，ti′表示第i组待标定数据组中的第二电流数据，t′i-1表示第i-1组待标定数据组中的第二电流数据，bi表示第i组待标定数据组中待测电流传感器的温漂误差，ti表示第i组待标定数据组中的第一电流数据，ti-1表示第i-1组待标定数据组中的第一电流数据；基于各待标定数据组和温度偏差模型，计算得到待测电流传感器相对标定电流传感器的误差真实偏离，得到待测电流传感器的温度稳定性标定结果。

17、作为本发明所述用于电流传感器温度稳定性的标定方法的一种优选方案，其中：所述低通滤波子模块和高通滤波子模块的截止频率计算表达式分别如下：

18、

19、

20、其中，fol表示低通滤波子模块的截止频率，flh表示高通滤波子模块的截止频率，r6表示电阻r6的阻值，r7表示动作r7的阻值，c5表示电容c5的容值，c6表示电容c6的容值，r10表示电阻r10的阻值，r11表示电阻r11的阻值，c7表示电容c7的容值，c8表示电容c8的容值。

21、本发明的有益效果：

22、本发明模拟高压电力电源工作环境，并提供一种标定电流传感器结构和温度偏差模型，通过单一标定传感器和误差真实偏离，实现对用于测量高压电力电源的直流、工频和高频成分的电流传感器温度稳定性标定，解决了用于高压电力电源的高性能电流传感器温度稳定性准确标定的问题。