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(dòng)汽車等直流負(fù)載的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，直流電能計(jì)量成為了電力計(jì)量 的一個(gè)重要組成部分，為了檢定各種直流電能表，需要開(kāi)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(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)電源的輸出紋波由開(kāi)關(guān)電源的儲(chǔ) 能電感和儲(chǔ)能電容決定。通常的開(kāi)關(guān)電源由于紋波電流大，會(huì)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(lái)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(guò)單級(jí)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L(zhǎng)C濾波器輸出電壓峰峰值，V intep) 為濾波前電壓峰峰值，L為L(zhǎng)C濾波器的電感值，C為L(zhǎng)C濾波器的電容值。
[0005] 從式一可以看出，對(duì)于一定頻率的紋波，經(jīng)過(guò)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(duì)紋波的抑制作用越強(qiáng)。
[0006] 為了增大電感，通常在電感器的設(shè)計(jì)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(zhǎng)度，μ "為鐵芯最大磁導(dǎo) 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(zhǎng)度。
[0010] 由式二和式三可知，當(dāng)鐵芯開(kāi)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(guò)的紋波電流是有限的，通過(guò)提高LC 濾波器的電容值來(lái)加強(qiáng)對(duì)紋波的抑制性能也不易實(shí)現(xiàn)。
[0012] 綜上所述，現(xiàn)有的LC濾波器無(wú)法滿足大電流直流濾波要求，因此，一種對(duì)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(shí)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(wú) 法滿足大電流直流濾波要求的問(wèn)題。
[0014] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了如下技術(shù)方案：
[0015] -種大電流直流濾波器，包括用于套設(shè)在初級(jí)繞組上的第一鐵芯和第二鐵芯，所 述第一鐵芯上設(shè)有氣隙，所述氣隙內(nèi)設(shè)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(jí)繞組以及繞于第 一鐵芯上的第一次級(jí)繞組，所述第二次級(jí)繞組的另一端接地；
[0016] 所述初級(jí)繞組的匝數(shù)為叫，所述第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組的匝數(shù)均為n2，當(dāng) 初級(jí)繞組中的電流值為IP時(shí)，第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)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(cè)到磁通時(shí)輸出以地電位為基準(zhǔn)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(hào)。
[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(duì)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(duì)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(jí)繞組，所述伺服電 流源用于根據(jù)輸入的電壓輸出對(duì)應(yīng)的電流。
[0023] 優(yōu)選地，所述氣隙的長(zhǎng)度為1. 5mm。
[0024] 優(yōu)選地，所述第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)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(dǎo)磁率 尚的非晶鐵芯。
[0026] 由以上技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大電流直流濾波器通過(guò)繞于第一 鐵芯上的第一次級(jí)繞組和繞于第二鐵芯上的第二次級(jí)繞組與初次繞組產(chǎn)生大小相同、方向 相反的磁場(chǎng)，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(méi)有開(kāi)氣隙可以產(chǎn) 生較大的電感值，對(duì)直流大電流紋波具有較高的抑制效果。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而 言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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(shí)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(shí)施例提供的霍爾傳感器電路圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的伺服電流源電路圖；
[0031] 圖1-圖3中的符號(hào)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(jí)繞組，N2-第二次級(jí)繞組，N3-第一次級(jí)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(shí)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(shí) 施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù) 的范圍。
[0033] 圖1為本發(fā)明實(shí)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(shí)施例提供的一種大電流直流濾波器，包括用于套設(shè)在初級(jí)繞組K上的第一鐵芯TA和 第二鐵芯TB，第一鐵芯TA上設(shè)有氣隙，氣隙內(nèi)設(shè)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(jí)繞 組N2以及繞于第一鐵芯TA上的第一次級(jí)繞組N 3，第一次級(jí)繞組N3的另一端接地。初級(jí)繞 組K的匝數(shù)為n i，通常為1匝，第一次級(jí)繞組N3和第二次級(jí)繞組N 2的匝數(shù)均為η 2，在一種 優(yōu)選實(shí)施例中η2選擇2500匝。
[0034] 當(dāng)初級(jí)繞組&中有直流電流IΡ通過(guò)時(shí)，直流電流IΡ在第一鐵芯ΤΑ和第二鐵芯ΤΒ 內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，此時(shí)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(guò)第一次級(jí)繞組心和第二次級(jí)繞組1^2，在第一次級(jí)繞組隊(duì)和 第二次級(jí)繞組隊(duì)中產(chǎn)生相反方向的磁場(chǎng)，當(dāng)n JP= η2Ι2時(shí)，電流IΡ與電流12產(chǎn)生大小相同、 方向相反的磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)相抵，即實(shí)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(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和交流磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，而本 發(fā)明實(shí)施例提供的大電流直流濾波器可以實(shí)現(xiàn)鐵芯中直流零磁通，即在本發(fā)明實(shí)施例中的 鐵芯中僅包含交流磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電感器容易磁飽和的問(wèn)題。對(duì)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?。欢鴮?duì)于第二鐵芯ΤΒ，電感 值由式二決定，由于可以選擇導(dǎo)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(duì)紋波電流有較強(qiáng)的抑制作用，且不易產(chǎn)生磁飽和。
[0036] 圖2為本發(fā)明實(shí)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(shí)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(chǎng)中時(shí)，霍爾器件4在垂直于磁場(chǎng) 方向和電流方向會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)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