一種大電流直流濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及濾波器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大電流直流濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電動汽車等直流負載的飛速發(fā)展和廣泛應用，直流電能計量成為了電力計量 的一個重要組成部分，為了檢定各種直流電能表，需要開發(fā)穩(wěn)定度高的可調(diào)節(jié)精密直流大 電流源。目前，直流大電流源通常采用開關(guān)電源實現(xiàn)，開關(guān)電源的輸出紋波由開關(guān)電源的儲 能電感和儲能電容決定。通常的開關(guān)電源由于紋波電流大，會降低直流大電流源輸出的穩(wěn) 定度，而使之不能滿足檢定直流電能表的要求。
[0003] 由于電感具有直流阻抗低，交流阻抗大的特性，利用大電感來抑制大電流直流電 流源的紋波是一種非常有效的方式。LC濾波器是減少紋波和噪聲的基本方法，經(jīng)過單級LC 濾波器濾波后得到的電壓峰峰值V^p)如式一所示：
[0004] 式一
，其中，VuPP)為LC濾波器輸出電壓峰峰值，V intep) 為濾波前電壓峰峰值，L為LC濾波器的電感值，C為LC濾波器的電容值。
[0005] 從式一可以看出，對于一定頻率的紋波，經(jīng)過LC濾波，輸入紋波的抑制比由電感 和電容的乘積決定，電感越大，電容越大，對紋波的抑制作用越強。
[0006] 為了增大電感，通常在電感器的設計中引入鐵芯，引入鐵芯的電感器的電感值如 式二所示：
其中，MPL為鐵芯磁路長度，μ "為鐵芯最大磁導 率，Ν為線圈的匝數(shù)，慫為鐵芯截面積。
[0008] 另外，為了避免鐵芯磁飽和而必須在鐵芯中引入氣隙，引入氣隙后的電感器的電 感值如式三所示：
'其中l(wèi)g為氣隙磁路長度。
[0010] 由式二和式三可知，當鐵芯開氣隙之后，電感器的電感值降低，即在鐵芯中引入氣 隙，限制了電感值的增大。
[0011] 另外，大容量的電容體積龐大，且其所能通過的紋波電流是有限的，通過提高LC 濾波器的電容值來加強對紋波的抑制性能也不易實現(xiàn)。
[0012] 綜上所述，現(xiàn)有的LC濾波器無法滿足大電流直流濾波要求，因此，一種對紋波具 有更好抑制效果的大電流直流濾波器亟待出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明實施例中提供了一種大電流直流濾波器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中LC濾波器無 法滿足大電流直流濾波要求的問題。
[0014] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案：
[0015] -種大電流直流濾波器，包括用于套設在初級繞組上的第一鐵芯和第二鐵芯，所 述第一鐵芯上設有氣隙，所述氣隙內(nèi)設有霍爾傳感器，所述霍爾傳感器的輸出端依次串聯(lián) 有低通濾波電路、前置放大電路、伺服電流源、繞于第二鐵芯上的第二次級繞組以及繞于第 一鐵芯上的第一次級繞組，所述第二次級繞組的另一端接地；
[0016] 所述初級繞組的匝數(shù)為叫，所述第一次級繞組和第二次級繞組的匝數(shù)均為n2，當 初級繞組中的電流值為IP時，第一次級繞組和第二次級繞組中的電流值為12，且滿足關(guān)系： nilp - n 2工2。
[0017] 優(yōu)選地，所述霍爾傳感器包括第一放大器、第二放大器和霍爾器件，所述第一放大 器用于向霍爾器件提供恒定的工作電流，所述第二放大器用于抵消霍爾器件的同相電壓， 所述霍爾器件用于在檢測到磁通時輸出以地電位為基準的霍爾電壓。
[0018] 優(yōu)選地，所述低通濾波電路的輸入端連接所述霍爾傳感器的輸出端，用于抑制霍 爾電壓中的高頻電壓信號。
[0019] 優(yōu)選地，所述前置放大電路的輸入端連接所述低通濾波電路的輸出端，用于將輸 入的電壓線性放大。
[0020] 優(yōu)選地，所述前置放大電路對電壓的放大倍數(shù)為10-100倍。
[0021] 優(yōu)選地，所述前置放大電流對電壓的放大倍數(shù)為10倍。
[0022] 優(yōu)選地，所述伺服電流源包括第三放大器和第四放大器，所述第三放大器的輸入 端連接前置放大電路的輸出端，所述第四放大器的輸出端連接第一次級繞組，所述伺服電 流源用于根據(jù)輸入的電壓輸出對應的電流。
[0023] 優(yōu)選地，所述氣隙的長度為1. 5mm。
[0024] 優(yōu)選地，所述第一次級繞組和第二次級繞組的匝數(shù)112= 2500。
[0025] 優(yōu)選地，所述第一鐵芯為高頻性能好的鐵氧體鐵芯，所述第二鐵芯為初始導磁率 尚的非晶鐵芯。
[0026] 由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明實施例提供的一種大電流直流濾波器通過繞于第一 鐵芯上的第一次級繞組和繞于第二鐵芯上的第二次級繞組與初次繞組產(chǎn)生大小相同、方向 相反的磁場，使得第一鐵芯和第二鐵芯內(nèi)形成直流零磁通，且第二鐵芯沒有開氣隙可以產(chǎn) 生較大的電感值，對直流大電流紋波具有較高的抑制效果。
【附圖說明】
[0027] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而 言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種大電流直流濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明實施例提供的霍爾傳感器電路圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明實施例提供的伺服電流源電路圖；
[0031] 圖1-圖3中的符號表示為：1_霍爾傳感器，2-前置放大電路，3-伺服電流源，4-霍 爾器件，TA-第一鐵芯，TB-第二鐵芯，&-初級繞組，N2-第二次級繞組，N3-第一次級繞組， Ai-第一放大器，A2-第二放大器，A3-第三放大器，A4-第四放大器。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實 施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護 的范圍。
[0033] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種大電流直流濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā) 明實施例提供的一種大電流直流濾波器，包括用于套設在初級繞組K上的第一鐵芯TA和 第二鐵芯TB，第一鐵芯TA上設有氣隙，氣隙內(nèi)設有霍爾傳感器1，霍爾傳感器1的輸出端依 次串聯(lián)有低通濾波電路、前置放大電路2、伺服電流源3、繞于第二鐵芯TB上的第二次級繞 組N2以及繞于第一鐵芯TA上的第一次級繞組N 3，第一次級繞組N3的另一端接地。初級繞 組K的匝數(shù)為n i，通常為1匝，第一次級繞組N3和第二次級繞組N 2的匝數(shù)均為η 2，在一種 優(yōu)選實施例中η2選擇2500匝。
[0034] 當初級繞組&中有直流電流IΡ通過時，直流電流IΡ在第一鐵芯ΤΑ和第二鐵芯ΤΒ 內(nèi)產(chǎn)生磁場，此時第一鐵芯ΤΑ中的磁通不為零，霍爾傳感器1輸出霍爾電壓，該霍爾電壓經(jīng) 低通濾波電路濾波以及前置放大電路2放大后，控制伺服電流源3產(chǎn)生輸出電流，該輸出電 流的大小為12，電流12依次流過第一次級繞組心和第二次級繞組1^2，在第一次級繞組隊和 第二次級繞組隊中產(chǎn)生相反方向的磁場，當n JP= η2Ι2時，電流IΡ與電流12產(chǎn)生大小相同、 方向相反的磁場，兩磁場相抵，即實現(xiàn)直流零磁通。
[0035] 現(xiàn)有技術(shù)中的鐵芯中通常包含直流磁場磁感應強度和交流磁場磁感應強度，而本 發(fā)明實施例提供的大電流直流濾波器可以實現(xiàn)鐵芯中直流零磁通，即在本發(fā)明實施例中的 鐵芯中僅包含交流磁場磁感應強度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電感器容易磁飽和的問題。對于第 一鐵芯ΤΑ，電感值由式三決定，由于氣隙的存在，其電感量很??；而對于第二鐵芯ΤΒ，電感 值由式二決定，由于可以選擇導磁率很高的材料鐵芯材料，該第二鐵芯ΤΒ的電感量較大， 因而對紋波電流有較強的抑制作用，且不易產(chǎn)生磁飽和。
[0036] 圖2為本發(fā)明實施例提供的霍爾傳感器電路圖，如圖2所示，霍爾傳感器1由第一 放大器Α1、第二放大器Α2、霍爾器件4以及一系列的電阻組成，霍爾傳感器1工作時需要外 界提供電流源，即提供霍爾傳感器1輸入電壓VREF，置于磁場中時，霍爾器件4在垂直于磁場 方向和電流方向會產(chǎn)生感應電壓，即霍爾電壓VH。
[0037] 在圖2中，第一放大器A1用于向霍爾器件4提供恒定的工作電流，第二放大器A2 用于抵消霍爾