無鐵芯架構之霍爾比流器及其電流量測方法(0970040US METHOD AND APPARATUS FOR CURRENT MEASUREMENT USING HALL SENSORS WITHOUT IRON CORES)

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

12/249,969

專利證號

US 7,719,258 B2

專利獲證名稱

無鐵芯架構之霍爾比流器及其電流量測方法(0970040US METHOD AND APPARATUS FOR CURRENT MEASUREMENT USING HALL SENSORS WITHOUT IRON CORES)

專利所屬機關 (申請機關)

國立臺灣科技大學

獲證日期

2010/05/18

技術說明

在電力系統中，供電的安全性及可靠性為整體最重要的考量。為了達到此要求，採用合適等級的比流器量測電流大小並結合保護電驛以達到偵測及保護目的。傳統比流器在應用上最大的問題在於有著交流飽和、直流飽和及殘磁等問題，而這些問題完全起源於比流器本身鐵芯的磁滯特性，而其中又以直流飽和最為嚴重。在電力系統發生故障時，故障電流含有過大的直流偏移電流成份而使得比流器的鐵芯發生飽和的現象，因而造成二次側的電流的扭曲失真，使電流偵測產生誤差及電驛誤動作，將大大影響電力系統的安全性跟可靠性。由於傳統比流器飽和問題來自於本身鐵芯的磁滯特性，故針對改善比流器鐵芯的對策，目前已有數種技術：氣隙式比流器、線性耦合器及光電效應比流器。但實際使用上，其實用性及本身缺點因素導致未能普及使用。加上傳統比流器體積龐大，進一步侷限了智慧型力系統的發展，因為使得改善甚至取代比流器的研究至今仍為一重要之主題。 在過去的文獻中，霍爾感測器(霍爾元件及霍爾積體電路)對於電流量測，則主要分為開回路型(open-loop)及閉回路型(closed-loop)霍爾效應轉換器二種，但其主要應用於大頻寬小電流，且含有鐵芯，所以仍有飽和的問題存在且體積與傳統比流器相當。 在比流器應用的場所，採用鐵芯的用途除了本身的磁能轉換外，亦可隔絕外在磁場的干擾，且不受帶測物體的幾何形狀影響及集中磁場。因為以上總總的因素導致至今比流器的設計(包含傳統比流器，霍爾比流器)還是脫離不了鐵芯的架構。 本發明針對無使用鐵芯環繞導線的環境下，設計使用霍爾感測器採角度對稱分佈的方式直接貼附在電力纜線上，以取霍爾電壓平均值的方式消除導線幾何所造成磁場非均勻分佈的問題。無論為待測纜線本身幾何問題所導致磁場不均的分佈，或在三相電源中，另二相纜線對待測纜線的磁場影響，在對稱排列補償的方法下，都能有效的降低無鐵芯時環境的因素，進而提升量測的精確度。且在此發明下，新的霍爾比流器因無需鐵芯的輔助，將大大縮小感測的體積，更便利於整體量測及保護設備的規劃。

備註

本部(收文號1100059448)同意該校110年9月28日臺科大研字第1100107053號函申請終止維護專利(臺科大)

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