CN114814330B - 一种铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器及电流测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁心‑环形阵列多环磁敏电流传感器及电流测量方法，包括：利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号；利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号；利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流。本发明以双气隙铁心为第一环结构，以安装多块磁敏芯片的无铁心环形阵列为第二环结构，基于零磁通原理设计闭环反馈结构，通过数字信号处理结合两路测量结果确定电流大小，电流传感器结合铁心结构和无铁心结构的优势，能够有效减少偏心、串扰等误差影响，基于隧道磁电阻元件实现高准确度的电流测量。
Description
技术领域
本发明涉及电测量技术领域，并且更具体地，涉及一种芯-环形阵列多环磁敏电流传感器及电流测量方法。
背景技术
针对电力系统普遍存在的电流测量需求，传统的铁心电流传感器有了不少的应用，但是其不佳的线性度和温度稳定性会影响测量结果，而且不适用于保护等宽量程需求。磁传感阵列是代替磁传感器加磁芯的有效方式，是解决空间干扰、磁芯饱和等问题的有效解决办法。随着隧道磁电阻(Tunnel Magnetoresi stance，TMR)等磁传感器的发展与成本降低，使得多个磁电阻传感器组成阵列进行非接触式电流测量变为可能，其基本原理是基于安培电流环路定律，利用围绕在载流导体周围的多个TMR传感器测量磁场，磁传感器的加和近似于闭合环路。使用环形磁传感器阵列方式测量电流有以下优势：环形磁传感器阵列使用无铁心结构，不存在饱和问题，大大提高了瞬态性能，可以广泛应用于各类保护故障测量。但是由于串扰噪声等因素的影响，环形阵列电流传感器的精度仍有待提高。
现有技术一基于离散傅里叶变换(DFT)的磁传感器阵列为了减少串扰误差的影响，在环形阵列传感器的输出部分增加了数字信号处理单元，结合传感器输出信号设计了基于DFT的信号处理算法。所提出的算法原理为被测导体周围磁场的傅立叶展开。傅里叶系数的解析表达式在磁场是有通过垂直于阵列平面的电流产生的情况下在均匀场的存在中得出，环形磁传感器阵列将被测导体周围的磁场映射，实现传感器数据的空间离散傅里叶变换。测量的电流值则由非线性系统求逆给出。缺点在于：基于离散傅里叶变换(DFT)的磁传感器阵列模型只考虑了圆形截面导体的情况，但是由在矩形截面导体中流动的直流电流产生的磁场不具有径向对称性，导致以母线为中心的圆形阵列的传感器无法测量相同的磁场值。如果通过DFT算法处理传感器数据，则会出现数量级大于零的磁场空间谐波。非零谐波也会归因于串扰场，难以将阵列内部电流的贡献与外部电流的贡献区分开。环形阵列传感器失去铁心聚磁作用，准确度有所不足，而通过DFT算法改进的环形阵列传感器对电流测量准确度的提升程度有限。
现有技术二的双霍尔元件磁敏电流传感器。被测电流导体在传感器环状磁路中的位置改变时，传感器的输出信号有较大的变化，即位置误差较大，针对这一问题，在磁敏电流传感器磁路上开双气隙，气隙中各安装一只霍尔元件并加上了适当的信号处理部件，制成了双霍尔元件磁敏电流传感器。因被测电流导线位置不同而引起两只霍尔元件处磁场不同时所产生的不相等的霍尔电压经电路并联连接按并联电容的等效电路合成后，传感器的输出值为两只霍尔元件输出值的算术平均值。这实现了对位置误差的完全补偿。缺点在于：1.铁心结构存在饱和情况，其非线性误差会影响电流测量的范围和准确性，另外其温度稳定性也会影响传感器的长期使用；2.霍尔传感器具有固有的缺陷，即灵敏度低、功耗高和线性度差。
发明内容
本发明提出一种芯-环形阵列多环磁敏电流传感器及电流测量方法，以解决如何测量电流，减小测量误差的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器，所述传感器包括：第一环结构、第二环结构和数字处理单元，其中，
所述第一环结构，套设于导线上，且与所述数字处理单元相连接，用于获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述数字处理单元；
所述第二环结构，套设于导线上，且与所述数字处理单元相连接，用于测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，并将所述第二磁场信号输出至所述数字处理单元；
所述数字处理单元，用于根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流。
优选地，其中所述第一环结构包括：铁心、反馈电流获取电路和补偿绕组；其中，
所述铁心为对称开了双气隙的开口铁心，每个气隙处均设置有第一隧道磁电阻TMR传感芯片，所述第一TMR传感芯片用于测量所述第一磁场信号；
所述反馈电流获取电路，用于通过对两个第一TMR传感芯片测量的第一磁场信号进行平均，以获取第一磁场平均信号，基于所述第一磁场平均信号通过放大器生成反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述补偿绕组和数字处理单元；
所述补偿绕组均匀缠绕在所述铁心上，用于根据所述反馈电流信号生成补偿磁场，以使得补偿磁场与所述第一磁场信号进行叠加，控制传感器维持在零磁通状态。
优选地，其中所述第二环结构包括：四个第二TMR传感芯片，四个第二TMR传感芯片并联且等距对称设置在环形空心外壳内，所述第二TMR传感芯片用于获取所述第二磁场信号。
优选地，其中所述环形空心外壳外部设置有双层金属屏蔽层。
优选地，其中所述数字处理单元，包括：模数转换模块、数字处理模块和数模转换模块；
所述模数转换模块，与所述数字处理模块相连接，用于对所述反馈电流信号和第二磁场信号由模拟量转换为数字量；
所述数字处理模块，与所述数模转换模块相连接，用于根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量；
所述数模转换模块，用于将所述表征导线电流的特征量由数字量转换为模拟量，以根据转换为模拟量的表征导线电流的特征量确定导线上的电流。
优选地，其中所述传感器还包括：
电源单元，用于为第一TMR传感芯片和第二TMR传感芯片供电。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于如上所述的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器的电流测量方法，所述方法包括：
利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述数字处理单元；
利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，并将所述第二磁场信号输出至所述数字处理单元；
利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流。
优选地，其中所述利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，包括：
利用设置在对称开了双气隙的开口铁心的气隙处的第一TMR传感芯片测量所述第一磁场信号；
利用反馈电流获取电路对两个第一TMR传感芯片测量的第一磁场信号进行平均，以获取第一磁场平均信号，基于所述第一磁场平均信号通过放大器生成反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述补偿绕组和数字处理单元；
利用缠绕在铁心上的补偿绕组，根据所述反馈电流信号生成补偿磁场，以使得补偿磁场与所述第一磁场信号进行叠加，控制传感器维持在零磁通状态。
优选地，其中所述利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，包括：
利用四个第二TMR传感芯片获取所述第二磁场信号；其中，四个第二TMR传感芯片并联且等距对称设置在环形空心外壳内。
优选地，其中所述环形空心外壳外部设置有双层金属屏蔽层。
优选地，其中所述利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，包括：
利用模数转换模块对所述反馈电流信号和第二磁场信号由模拟量转换为数字量；
利用数字处理模块根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量；
利用数模转换模块将所述表征导线电流的特征量由数字量转换为模拟量，以根据转换为模拟量的表征导线电流的特征量确定导线上的电流。
优选地，其中所述利用数字处理模块根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量，包括：
在第一预设量程范围内，基于所述第二磁场信号对反馈电流信号进行偏心误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在第二预设量程范围内，基于所述第二磁场信号对反馈电流信号进行串扰误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在瞬态响应的应用场景，基于所述第二磁场信号计算算数平均值，以获取所述表征导线电流的特征量。
优选地，其中所述方法还包括：
利用电源单元为第一TMR传感芯片和第二TMR传感芯片供电。
本发明提供了一种铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器及电流测量方法，包括：利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号；利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号；利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流。本发明能够针对直流配电网、电动汽车直流充电桩等电力系统电流测量场景，基于采用隧道磁电阻传感技术来感应待测电流生成的磁场的磁敏元件，以双气隙铁心为第一环结构，以安装多块磁敏芯片的无铁心环形阵列为第二环结构，基于零磁通原理设计闭环反馈结构，通过数字信号处理结合两路测量结果确定电流大小，本发明的电流传感器结合铁心结构和无铁心结构的优势，能够有效减少偏心、串扰等误差影响，拓展应用范围，基于隧道磁电阻元件实现高准确度的电流测量。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器100的结构示意图；
图2为根据本发明实施方式的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器的组成结构图；
图3为根据本发明实施方式的第一环结构的电路原理图；
图4为根据本发明实施方式的基于铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器的电流测量方法400的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器100的结构示意图。如图1所示，本发明实施方式提供的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器，能够针对直流配电网、电动汽车直流充电桩等电力系统电流测量场景，基于采用隧道磁电阻传感技术来感应待测电流生成的磁场的磁敏元件，以双气隙铁心为第一环结构，以安装多块磁敏芯片的无铁心环形阵列为第二环结构，基于零磁通原理设计闭环反馈结构，通过数字信号处理结合两路测量结果确定电流大小，本发明的电流传感器结合铁心结构和无铁心结构的优势，能够有效减少偏心、串扰等误差影响，拓展应用范围，基于隧道磁电阻元件实现高准确度的电流测量。本发明实施方式提供的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器100，包括：第一环结构101、第二环结构102和数字处理单元103。
优选地，所述第一环结构101，套设于导线上，且与所述数字处理单元相连接，用于获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述数字处理单元。
优选地，其中所述第一环结构包括：铁心、反馈电流获取电路和补偿绕组；其中，
所述铁心为对称开了双气隙的开口铁心，每个气隙处均设置有第一隧道磁电阻TMR传感芯片，所述第一TMR传感芯片用于测量所述第一磁场信号；
所述反馈电流获取电路，用于通过对两个第一TMR传感芯片测量的第一磁场信号进行平均，以获取第一磁场平均信号，基于所述第一磁场平均信号通过放大器生成反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述补偿绕组和数字处理单元；
所述补偿绕组均匀缠绕在所述铁心上，用于根据所述反馈电流信号生成补偿磁场，以使得补偿磁场与所述第一磁场信号进行叠加，控制传感器维持在零磁通状态。
优选地，其中所述传感器还包括：
电源单元，用于为第一TMR传感芯片供电。
结合图2所示，在本发明中，第一环结构包括铁心、反馈电流获取电路和补偿绕组。其中，所述的铁心为对称开了双气隙的开口铁心，气隙处各安装了一块TMR芯片，每个第一TMR芯片均用于测量一次侧电流生成的磁场。其中，由电源单元(图中未示出)为第一TMR芯片供电。第一环结构中的反馈电流获取电路通过并联电路将两个第一TMR芯片测量的第一磁场信号进行平均，将平均后的结果输出至放大器，通过放大器生成反馈电流，并将反馈电流输出至补偿绕组和数字信号处理单元。第一环结构中的补偿绕组均匀缠绕在铁心上，补偿绕组用于接收反馈电流获取电路生成的反馈电流，以生成补偿磁场，并与一次侧电流生成的磁场叠加，使得将传感器维持在零磁通状态。
具体的第一环结构的电路如图3所示，其中，环一中的反馈电流获取电路首先通过并联电路将两个TMR芯片的测量结果进行平均，然后通过运算放大器和反馈电路生成反馈电流，输入补偿绕组和数字信号处理单元。
优选地，所述第二环结构102，套设于导线上，且与所述数字处理单元相连接，用于测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，并将所述第二磁场信号输出至所述数字处理单元。
优选地，其中所述第二环结构包括：四个第二TMR传感芯片，四个第二TMR传感芯片并联且等距对称设置在环形空心外壳内，所述第二TMR传感芯片用于获取所述第二磁场信号。
优选地，其中所述环形空心外壳外部设置有双层金属屏蔽层。
优选地，其中所述传感器还包括：
电源单元，用于为第二TMR传感芯片供电。
结合图2所示，在本发明中，第二环结构包括四个第二TMR传感芯片，四个第二TMR传感芯片等距对称安装在环形空心外壳内，环形空心外壳外侧有双层金属屏蔽层。第二环结构利用四个第二TMR芯片测到测量线圈内由电流生成的磁场，将获取的四个第二磁场信号输出至数字信号处理单元。其中，其中，由电源单元(图中未示出)为第二TMR芯片供电。
优选地，所述数字处理单元103，用于根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流。
优选地，其中所述数字处理单元，包括：模数转换模块、数字处理模块和数模转换模块；
所述模数转换模块，与所述数字处理模块相连接，用于对所述反馈电流信号和第二磁场信号由模拟量转换为数字量；
所述数字处理模块，与所述数模转换模块相连接，用于根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量；
所述数模转换模块，用于将所述表征导线电流的特征量由数字量转换为模拟量，以根据转换为模拟量的表征导线电流的特征量确定导线上的电流。
优选地，其中所述利用数字处理模块根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量，包括：
在第一预设量程范围内，基于所述第二磁场信号对反馈电流信号进行偏心误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在第二预设量程范围内，基于所述第二磁场信号对反馈电流信号进行串扰误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在瞬态响应的应用场景，基于所述第二磁场信号计算算数平均值，以获取所述表征导线电流的特征量。
在本发明中，数字信号处理单元103包括：模数转换模块、数字信号处理模块和数模转换模块组成。其中，所述的模数转换模块由片上12位A/D转换器对双环测量后的信号(反馈电流信号和四个第二磁场信号)进行高速采样，并将采样后的数据转换为数字信号输入至数字信号处理模块，以通过数字信号处理模块计算并输出表征导线电流的特征量。
在本发明中，在通过数字信号处理模块计算表征导线电流的特征量时，低端量程部分以第一环结构为主环由第二环结构修正，高端量程部分以第二环结构为主环由第一环结构修正，瞬态传感功能由第二环结构实现。数字信号处理模块可实现如下功能：在低端量程范围内，以第一环结构的测量结果为主，由第二环结构4个TMR芯片的测量结果修正其偏心误差；在高端量程范围内，以第二环结构的测量结果为主，由第一环结构的测量结果修正其串扰误差；在瞬态响应的应用场景，直接将第二环结构4个TMR芯片的测量结果求其算术平均值输出。
在本发明中，数字信号处理单元中的数模转换模块接收到数字信号处理模块输出的表征导线电流的特征量后，再通过数模转换模块转化为模拟电压信号输出，作为传感器的最终输出，通过传感器输出的模拟电压信号即可确定测量的导线上的电流大小。
本发明的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器，第一环结构为带补偿绕组的双气隙开口铁心，测量一次电流和反馈电流生成的叠加磁场，实现传感功能；第二环结构为磁传感环形阵列，实现快速测量并减少偏心误差；数字信号处理单元将双环的测量结果进行结合，针对不同的应用场景，实现修正误差和扩大测量范围的目的，应用本发明可以研制出适用于电力系统计量和保护等广泛领域的高精度电流传感器。
图4为根据本发明实施方式的基于铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器的电流测量方法400的流程图。如图4所示，本发明实施方式提供的基于如上所述的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器的电流测量方法400，包括：
步骤401，利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述数字处理单元。
优选地，其中所述利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，包括：
利用设置在对称开了双气隙的开口铁心的气隙处的第一TMR传感芯片测量所述第一磁场信号；
利用反馈电流获取电路对两个第一TMR传感芯片测量的第一磁场信号进行平均，以获取第一磁场平均信号，基于所述第一磁场平均信号通过放大器生成反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述补偿绕组和数字处理单元；
利用缠绕在铁心上的补偿绕组，根据所述反馈电流信号生成补偿磁场，以使得补偿磁场与所述第一磁场信号进行叠加，控制传感器维持在零磁通状态。
步骤402，利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，并将所述第二磁场信号输出至所述数字处理单元。
优选地，其中所述利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，包括：
利用四个第二TMR传感芯片获取所述第二磁场信号；其中，四个第二TMR传感芯片并联且等距对称设置在环形空心外壳内。
优选地，其中所述环形空心外壳外部设置有双层金属屏蔽层。
步骤403，利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流。
优选地，其中所述利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，包括：
利用模数转换模块对所述反馈电流信号和第二磁场信号由模拟量转换为数字量；
利用数字处理模块根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量；
利用数模转换模块将所述表征导线电流的特征量由数字量转换为模拟量，以根据转换为模拟量的表征导线电流的特征量确定导线上的电流。
优选地，其中所述利用数字处理模块根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量，包括：
在第一预设量程范围内，基于所述第二磁场信号对反馈电流信号进行偏心误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在第二预设量程范围内，基于所述第二磁场信号对反馈电流信号进行串扰误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在瞬态响应的应用场景，基于所述第二磁场信号计算算数平均值，以获取所述表征导线电流的特征量。
优选地，其中所述方法还包括：
利用电源单元为第一TMR传感芯片和第二TMR传感芯片供电。
本发明的实施例的基于铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器的电流测量方法400与本发明的另一个实施例的基于铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器，其特征在于，所述传感器包括：第一环结构、第二环结构和数字处理单元，其中，
所述第一环结构，套设于导线上，且与所述数字处理单元相连接，用于获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述数字处理单元；
所述第二环结构，套设于导线上，且与所述数字处理单元相连接，用于测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，并将所述第二磁场信号输出至所述数字处理单元；
所述数字处理单元，用于根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流；
其中，所述数字处理单元，包括：模数转换模块、数字处理模块和数模转换模块；
所述模数转换模块，与所述数字处理模块相连接，用于对所述反馈电流信号和第二磁场信号由模拟量转换为数字量；
所述数字处理模块，与所述数模转换模块相连接，用于根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量；
所述数模转换模块，用于将所述表征导线电流的特征量由数字量转换为模拟量，以根据转换为模拟量的表征导线电流的特征量确定导线上的电流；
其中，所述根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量，包括：
在第一预设量程范围内，基于所述第二磁场信号对反馈电流信号进行偏心误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在第二预设量程范围内，基于所述反馈电流信号对第二磁场信号进行串扰误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在瞬态响应的应用场景，基于所述第二磁场信号计算算数平均值，以获取所述表征导线电流的特征量。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一环结构包括：铁心、反馈电流获取电路和补偿绕组；其中，
所述铁心为对称开了双气隙的开口铁心，每个气隙处均设置有第一TMR传感芯片，所述第一TMR传感芯片用于测量所述第一磁场信号；
所述反馈电流获取电路，用于通过对两个第一TMR传感芯片测量的第一磁场信号进行平均，以获取第一磁场平均信号，基于所述第一磁场平均信号通过放大器生成反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述补偿绕组和数字处理单元；
所述补偿绕组均匀缠绕在所述铁心上，用于根据所述反馈电流信号生成补偿磁场，以使得补偿磁场与所述第一磁场信号进行叠加，控制传感器维持在零磁通状态。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第二环结构包括：四个第二TMR传感芯片，四个第二TMR传感芯片并联且等距对称设置在环形空心外壳内，所述第二TMR传感芯片用于获取所述第二磁场信号。
4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述环形空心外壳外部设置有双层金属屏蔽层。
5.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括：
电源单元，用于为第一TMR传感芯片和第二TMR传感芯片供电。
6.一种基于如权利要求1-5中任一项所述的铁心-环形阵列多环磁敏电流传感器的电流测量方法，其特征在于，所述方法包括：
利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至所述数字处理单元；
利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，并将所述第二磁场信号输出至所述数字处理单元；
利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，以根据所述表征导线电流的特征量确定导线上的电流；
其中，所述利用数字处理单元根据所述反馈电流信号和第二磁场信号计算表征导线电流的特征量，包括：
利用模数转换模块对所述反馈电流信号和第二磁场信号由模拟量转换为数字量；
利用数字处理模块根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量；
利用数模转换模块将所述表征导线电流的特征量由数字量转换为模拟量，以根据转换为模拟量的表征导线电流的特征量确定导线上的电流；
其中，所述利用数字处理模块根据转换为数字量的反馈电流信号和第二磁场信号计算所述表征导线电流的特征量，包括：
在第一预设量程范围内，基于所述第二磁场信号对反馈电流信号进行偏心误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在第二预设量程范围内，基于所述反馈电流信号对第二磁场信号进行串扰误差的修正，获取所述表征导线电流的特征量；
在瞬态响应的应用场景，基于所述第二磁场信号计算算数平均值，以获取所述表征导线电流的特征量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用第一环结构获取根据一次侧电流生成的第一磁场信号产生的反馈电流信号，包括：
利用设置在对称开了双气隙的开口铁心的气隙处的第一TMR传感芯片测量所述第一磁场信号；
利用反馈电流获取电路对两个第一TMR传感芯片测量的第一磁场信号进行平均，以获取第一磁场平均信号，基于所述第一磁场平均信号通过放大器生成反馈电流信号，并将所述反馈电流信号输出至补偿绕组和数字处理单元；
利用缠绕在铁心上的补偿绕组，根据所述反馈电流信号生成补偿磁场，以使得补偿磁场与所述第一磁场信号进行叠加，控制传感器维持在零磁通状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用第二环结构测量线圈内由导线的电流生成的第二磁场信号，包括：
利用四个第二TMR传感芯片获取所述第二磁场信号；其中，四个第二TMR传感芯片并联且等距对称设置在环形空心外壳内。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述环形空心外壳外部设置有双层金属屏蔽层。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用电源单元为第一TMR传感芯片和第二TMR传感芯片供电。
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