本技术涉及信号处理电路，具体涉及一种罗氏线圈信号处理电路、电流传感器及信号处理方法。
背景技术：
1、罗氏线圈(即罗哥夫斯基线圈)电流传感器是一种测量电力电子器件开关电流的重要仪器,其主要由线圈本体和积分电路组成。罗氏线圈采样到原电流的微分信号后，经由积分电路积分复原输出电流信号。然而罗氏线圈本身无法测量直流信号，并且积分电路存在低频衰减，这使得电流传感器只能实现短时间的脉冲电流测量，无法实现长时间测量，随着测量时间的拉长，波形会出现下垂失真现象，然后进入无直流分量的稳态。
2、为了解决波形下垂问题，目前多采用积分电路+半波整流电路的方式来防止波形下垂，如图1所示。该电路可以使负半波反转为正半波叠加在积分电路的输出信号上，实时补偿下垂。积分电路输出端产生的信号通过电阻rff直接加到传感器的最终输出端(类似于短路)。另一方面，同一信号的负部分被反相，并通过半波整流器在输出端再现。因此，在开关波形的每个关断状态期间，半波整流器都能瞬时跟踪任何信号衰减并逆转其影响。因此，在每个周期开始时，积分从零伏(或偏置电压)开始，传感器的最终输出不会丢失测量信号的直流值。但是如图2所示，上述方案也存在缺陷：当被测电流暂态振荡波形存在负半波时，其负半波也被反转，错误地叠加至正半波上。这导致罗氏线圈在碳化硅器件暂态电流测量的准确性降低。因此，需提出一种新的信号处理电路，以解决暂态振荡波形准确测量和长时间测量所出现的下垂失真问题。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种罗氏线圈信号处理电路、电流传感器及信号处理方法，具体采用如下技术方案：
2、一种罗氏线圈信号处理电路，其包括：
3、积分电路，用于接收罗氏线圈输出的微分信号，并进行积分后输出信号；
4、缓冲器，用于隔离缓冲器前后的电路信号相互影响并保持电压跟随；
5、半波整流电路，用于实时补偿积分电路输出信号的下垂失真；
6、一阶高通滤波电路，用于对积分电路输出信号进行高通滤波，降低低频噪声；
7、二阶高通滤波电路，用于对积分电路输出信号进行高通滤波，保留高频成分；
8、二阶低通滤波电路，用于对半波整流电路输出信号进行低通滤波，保留低频成分；
9、输出电阻，用于同轴线的阻抗匹配；
10、所述积分电路的输出端分别经缓冲器连接一阶高通滤波电路和二阶高通滤波电路；所述一阶高通滤波电路的输出端连接半波整流电路的输入端，所述半波整流电路的输出端经缓冲器连接二阶低通滤波电路，所述二阶低通滤波电路的输出端经缓冲器连接输出电阻；所述二阶高通滤波电路的输出端经缓冲器连接输出电阻。
11、可选的：所述缓冲器包括第一缓冲器opa2、第二缓冲器opa3、第三缓冲器opa5、第四缓冲器opa6以及第五缓冲器opa7，且所述第一缓冲器opa2、第二缓冲器opa3、第三缓冲器opa5、第四缓冲器opa6以及第五缓冲器opa7均分别采用反相输入端与输出端连接的运算放大器。
12、可选的：所述积分电路包括无源积分电阻rpi、无源积分电容cpi、有源积分电阻rai、有源积分电容cai、反馈电阻rf1、反馈电阻rf2、反馈电阻rf3、反馈电容cf以及运算放大器opa1；
13、其中所述罗氏线圈微分信号的正极输出依次连接无源积分电阻rpi、运算放大器opa1的同相输入端，所述罗氏线圈微分信号的负极输出连接有源积分电阻rai的一端且接地；所述无源积分电容cpi一端连接至无源积分电阻rpi与运算放大器opa1之间的线路上，所述无源积分电容cpi另一端接地；
14、所述有源积分电阻rai的另一端分别连接运算放大器opa1的反相输入端、有源积分电容cai的一端以及反馈电阻rf1的一端；所述反馈电阻rf1另一端分别连接反馈电阻rf2的一端以及反馈电阻rf3的一端，所述反馈电阻rf2的另一端、运算放大器opa1的输出端以及有源积分电容cai的另一端并联后并连接第一缓冲器opa2的同相输入端和第二缓冲器opa3的同相输入端；
15、所述反馈电阻rf3的另一端连接反馈电容cf的一极，所述反馈电容cf的另一极接地。
16、可选的：所述半波整流电路包括电阻rd1、电阻rd2、电阻rd3、肖特基二极管d1、肖特基二极管d2以及运算放大器opa4；
17、其中所述电阻rd1的一端分别连接运算放大器opa4的反相输入端、电阻rd2的一端以及肖特基二极管d1的正极；所述电阻rd1的另一端与电阻电阻rd3的另一端并联连接；所述运算放大器opa4的同相输入端接地；
18、所述肖特基二极管d1的负极连接运算放大器opa4的输出端，且所述运算放大器opa4的输出端连接肖特基二极管d2的正极，所述肖特基二极管d2的负极、电阻rd3的一端以及电阻rd2的另一端并联后连接至第四缓冲器opa6的同相输入端。
19、可选的：所述一阶高通滤波电路包括电容ch和电阻rh，所述第一缓冲器opa2的输出端连接电容ch的一端，所述电容ch的另一端连接分别连接所述电阻rh的一端、所述电阻rd1的另一端以及电阻rd3的另一端。
20、可选的：所述二阶高通滤波电路包括电阻r1、电阻r2和电容c1，其中所述反馈电阻rf2的另一端、第二运算放大器opa1的输出端以及有源积分电容cai的另一端并联后连接缓冲器opa3的同相输入端，所述缓冲器opa3的输出端分别连接电阻r1的一端以及电容c1的一端，所述电容c1的另一端分别连接电阻r2的一端以及缓冲器opa5的同相输入端；所述电阻r1的另一端和电阻r2的另一端接地。
21、可选的：所述二阶低通滤波电路包括电阻r3、电容c2和电容c3，其中所述缓冲器opa6的输出端连接分别连接电阻r3的一端以及电容c2的一端，所述电阻r3的另一端分别连接第五缓冲器opa7的同相输入端和电容c3的一端，所述电容c2的另一端以及所述电容c3的另一端均接地。
22、可选的：所述输出电阻包括电阻r4和电阻r5，其中所述第五缓冲器opa7的输出端连接电阻r5的一端，所述第三缓冲器opa5的输出端连接电阻r4的一端，所述电阻r4的另一端和电阻r5的另一端并联连接。
23、此外本技术公开一种罗氏线圈电流传感器，其中所述传感器内采用如上述的罗氏线圈信号处理电路。
24、此外本技术还公开一种基于上述的罗氏线圈信号处理电路的信号处理方法，其包括如下步骤：
25、所述罗氏线圈输出的微分信号经积分电路进行积分，获得完整的待测电流信号；
26、待测电流信号分别通过缓冲器输入一阶高通滤波电路和二阶高通滤波电路；
27、待测电流信号经一阶高通滤波电路滤波后输入半波整流电路，半波整流电路输出无下垂失真但暂态振荡波形畸变的电流信号；随后半波整流电路输出的电流信号经缓冲器输入二阶低通滤波电路进行滤波，获得无下垂失真的低频信号；
28、待测电流波形经二阶高通滤波电路滤波后输入暂态振荡波形正确的高频信号；
29、高频信号和低频信号分别由缓冲器隔离后经过输出电阻进行叠加，获得暂态振荡波形正确且无下垂失真的待测电流信号。
30、有益效果
31、本技术的技术方案获得了下列有益效果：
32、(1)本技术的罗氏线圈信号处理电路采用二阶滤波电路分别获取积分电路输出信号的高频部分以及精密半波整流电路输出信号的低频部分，随后将高频信号与低频部分互补叠加，获得完整的暂态振荡波形正确且无下垂失真的被测电流信号，其使得传感器既能精准测量被测电流，又能实现长时间测量，不出现下垂失真。
33、(2)本技术的罗氏线圈信号处理电路采用多个缓冲器分别对积分电路输出信号、二阶高通滤波电路输出信号、二阶低通滤波电路输出信号、半波整流电路输出信号进行电压跟随和隔离，可避免前后电路的信号影响，进而提高最终输出信号的准确性。
1.一种罗氏线圈信号处理电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的罗氏线圈信号处理电路，其特征在于，所述缓冲器包括第一缓冲器opa2、第二缓冲器opa3、第三缓冲器opa5、第四缓冲器opa6以及第五缓冲器opa7，且所述第一缓冲器opa2、第二缓冲器opa3、第三缓冲器opa5、第四缓冲器opa6以及第五缓冲器opa7均分别采用反相输入端与输出端连接的运算放大器。
3.根据权利要求2所述的罗氏线圈信号处理电路，其特征在于，所述积分电路包括无源积分电阻rpi、无源积分电容cpi、有源积分电阻rai、有源积分电容cai、反馈电阻rf1、反馈电阻rf2、反馈电阻rf3、反馈电容cf以及运算放大器opa1；
4.根据权利要求3所述的罗氏线圈信号处理电路，其特征在于，所述半波整流电路包括电阻rd1、电阻rd2、电阻rd3、肖特基二极管d1、肖特基二极管d2以及运算放大器opa4；
5.根据权利要求4所述的罗氏线圈信号处理电路，其特征在于，所述一阶高通滤波电路包括电容ch和电阻rh，所述第一缓冲器opa2的输出端连接电容ch的一端，所述电容ch的另一端连接分别连接所述电阻rh的一端、所述电阻rd1的另一端以及电阻rd3的另一端。
6.根据权利要求5所述的罗氏线圈信号处理电路，其特征在于，所述二阶高通滤波电路包括电阻r1、电阻r2和电容c1，其中所述反馈电阻rf2的另一端、第二运算放大器opa1的输出端以及有源积分电容cai的另一端并联后连接缓冲器opa3的同相输入端，所述缓冲器opa3的输出端分别连接电阻r1的一端以及电容c1的一端，所述电容c1的另一端分别连接电阻r2的一端以及缓冲器opa5的同相输入端；所述电阻r1的另一端和电阻r2的另一端接地。
7.根据权利要求6所述的罗氏线圈信号处理电路，其特征在于，所述二阶低通滤波电路包括电阻r3、电容c2和电容c3，其中所述缓冲器opa6的输出端连接分别连接电阻r3的一端以及电容c2的一端，所述电阻r3的另一端分别连接第五缓冲器opa7的同相输入端和电容c3的一端，所述电容c2的另一端以及所述电容c3的另一端均接地。
8.根据权利要求7所述的罗氏线圈信号处理电路，其特征在于，所述输出电阻包括电阻r4和电阻r5，其中所述第五缓冲器opa7的输出端连接电阻r5的一端，所述第三缓冲器opa5的输出端连接电阻r4的一端，所述电阻r4的另一端和电阻r5的另一端并联连接。
9.一种罗氏线圈电流传感器，其特征在于，所述传感器内采用如权利要求1-8任一项所述的罗氏线圈信号处理电路。
10.一种基于权利要求1-8任一项所述的罗氏线圈信号处理电路的信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
