用于学习包括电流互感器误差校正的电流互感器和功率测量设备的相误差的方法和设备技术

本公开涉及用于学习包括电流互感器误差校正的电流互感器和功率测量设备的相误差的方法和设备。电流互感器广泛用于电流测量系统。它们在供应电压和测量装置之间提供良好的隔离。然而，它们可以引入较小的相误差，如果随着负载的供应电压负载的电流脱离相，所述相误差可能变成明显的误差来源。本公开公开了可以原位用于监控器和校正相误差的强大的测量设备和方法。

【技术实现步骤摘要】
用于学习包括电流互感器误差校正的电流互感器和功率测量设备的相误差的方法和设备本申请是申请日为2016年10月27日、申请号为201610957228.9、专利技术名称为“用于学习包括电流互感器误差校正的电流互感器和功率测量设备的相误差的方法和设备”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及评价电流互感器(例如电流转化器)内发生的相移的方法和设备，和包括这种设备的功率测量系统。这种来自传感器的相移可以被认为是相测量误差。本公开的教导还可以用于评价源自信号加工链的延迟和相移。
技术介绍
经常有一个知道提供给电流的“用户”，其中用户可能是一个工厂，工厂或住宅，或一个或多个设备中的一个分配电路的电流之中的期望。它通常也非常希望知道所使用的“用户”能量的实际量，使得供电公司可以为能量的，它们使用的量的用户进行充电。使用正弦波电压供应和拉出正弦波电流的装置所消耗的功率可以通过下式来计算：P＝V*I*Cosθ等式1其中:V是电压,I是负载电流，以及θ是施加至装置的电压波形和装置中流动的电流之间的相角。Cosθ已知为功率系数。本领域技术人员已知，角θ表示施加的电压波形和所得电流之间的相差，因此通过功率基线加入的电感或电容负载。在简单情况下，两者都假定在电源频率进行正弦波秒。在这样的一个简单的系统则是相对容易在相移条款工作。然而在现实中的负载，例如电动机，一个开关模式电源或逆变器可以具有复杂的电流消耗包括在电源频率的负荷范围内和/或一个开关频率的倍数组成。r>而且，监管机构通常要求消费者相当其能源供应商处理的，因此严格的公差限制在功率(瓦小时)米的精度罚款。因此，重要的是这样的米维持所有预期的操作条件下高水平的准确性。这意味着电压需要电源进行测量时，要被测量的电流需要电源，并且任何相差的电源电压和电源电流测量之间需要被占，以足够的精度，使得功率的估计由消耗负荷精度下降的指定水平内。传感器可能引入误差。例如，电流互感器(例如电流转化器)可能在测量电流的尺寸中引入误差。它也可能引入的相的电压和电流，这两者可以相量图上表示的估计值的相误差。这些误差可能在的功率的估计值由负载所消耗的准确度影响产生不利。类似地过滤器，用于拒绝毛刺例如过滤器，可以引入在电流和电压处理信号路径的延迟。此外，尽管平均延迟虽然对一批产品，如过滤器功率测量计之间可以已知在统计的基础组分与组分制造偏差合理的精度可以意味着任何给定的过滤器的绝对延迟或确实频率响应是不闻名。期望能够评价电流互感器和/或瓦特小时计内电压和电流的测量中涉及的信号处理链内的其它信号处理组件引起的相误差。
技术实现思路
根据该公开的第一方面，提供在待测量的量(称为"被测变量")的测量中评价相测量误差的方法，例如电流或电压。该方法包括：提供输入信号至执行被测变量的处理链的输入。例如，如果期望测量电流，施加输入信号至电流互感器。输入信号不是正弦波。输入信号可以是复示信号。复示信号优选但不必须具有表面线性跳跃和下降边缘。这使得它相对容易产生。例如，复示信号可以通过便宜方形波发生器或相对低成本和低精度数字模拟转换器来产生。分析来自信号处理路径(例如电流互感器)的信号以确定相测量误差。该分析可以包括校正输入和输出信号以确定相误差的传播延迟和形成。该方法还包括施加校正至评价相测量误差，以引起输入信号的边缘或输入信号中的非线性的改变的有限速率。相测量误差可以通过功率测量计使用以改善功率评价的精度。高度期望测量的相的方法误差的相对简单，并在需要的计算或方面不造成负担测量装置需要使得实现该方法的设备可以包括设备内，诸如瓦特计，而不会产生过大的成本负担，优选地误差的测量被重复，使得该装置是响应于变化的相测量误差由引入的电流转化器，例如由于温度变化的影响的电流转化器或绕组的电阻的结果芯的磁特性，例如，被测量在渗透性的变化(这是一个复杂的变量)与频率和由电流产生的磁场的大小的核心和/或从杂散磁场。误差的测量可以根据测量的时间表被重复或连续地进行。一种显著潜在成本负担是生成输入信号所需要的设备。信号发生器能够产生高质量正弦波信号往往是相当昂贵的设备。对于工作在一个成本竞争的环境中使用这种昂贵的信号的量产产品发生器有效地禁止经济的理由。因此，希望找到使用更便宜的信号发生器而不牺牲测量性能的一种方式。依照本公开的教导，不需要高质量正弦波输入信号。输入信号可以用数字电子来产生或有类似形式的数字。在最简单的形式的输入信号第二水平可预测的模式第一和之间可转换。这样的信号可以是一个方形波或至少方形波等。该信号不需要有50-50标记的空间比例。方形波发生器远比其它形式的信号发生器来实现更不昂贵。然而，即使是一个方形波发生器有哪些影响到其实施成本实际考虑。一个理想的方形波高电压或高电流状态，以及低电压或低电流状态，或者第一和之间更普遍的第二状态之间的转换瞬间。然而现实世界驱动电路呈现的电压变化或电流变化的有限速率，或者是因为它们是带宽受限的，或者因为它们是转换速率限制的操作。方形波发生器也可以由过冲或下冲遭受并且可以具有不对称的输出波形。本专利技术人认识到，用于确定相测量的方法误差需要考虑转换速率或带宽有限转变或其它非理想假象的驱动信号。一旦确定了误差，则可以采取措施纠正它或以其它方式减轻其影响。这一认识允许的方形波状信号不理想的版本被容忍或甚至为了便于描述和实施特意采用。对于其中转换由指数函数定义示例的信号可被选择。充电或经由电阻器放电的电容器时，并且廉价地实现，并且由于所用的组分的简单性有一个可靠的波形这样的功能被发现。输入波形可以由数字模拟转换器，DAC产生。这使得象任何所需形状的波形的近似值离散/步骤来制备。这样的波形可以近似正弦波，三角波，方形波或无规则形状。形状可以被修改，以减轻驱动放大器的负担或修改驱动信号的频谱，以减少干扰的风险。可替代地将DAC可以通过随机或伪随机输入序列，使得驱动信号看起来像噪声来驱动。然而自相关技术可被用于识别输入信号和估计的时间延迟也就是经过，因为它传播虽然信号处理链。该输入信号可以进行在模拟或数字域中滤波如果延迟作为频率的函数是要分析和表征。在该技术的延伸较少定义源可用于产生输入信号或上载流的天然存在的信号导体可以代替信号的发生器被使用，并且可以通过模拟-数字转换器，数字化该可绕过抗混叠滤波器，以便获得噪声信号和关联起来输出信号与输入信号来估计传播延迟和/或相误差由一个传感器或一个信号处理路径引入。可替代地，如果毛刺滤波器是共同的所有信号路径(因为它们是在一个集成电路内的同一硅芯片形成，并且还有例如匹配)，然后由滤波器引入的绝对延迟不需要被称为它抵消功率计算，其中壳体的ADC可具有一个滤波信号工作。本公开不限于使用两种水平数字信号。其它非-正弦波信号可以使用。真正升起和降落边缘。根据本公开的第二方面，提供执行第一方面的方法的设备。该设备包括信号发生器，用于产生输入信号，例如具有基本频率的复示输入信号。输入信号用于调制被测变量，例如电流，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种估计被测变量的测量中的相测量误差的方法，该被测变量是电流或电压，该方法包括：/n提供具有基本频率的输入信号至测量互感器的输入，其中测量互感器用于测量被测变量；/n从所述测量互感器接收输出信号；/n分析所述输出信号以相比于所述输入信号来确定相差；以及/n通过施加第一校正至所确定的相差，以补偿所述输入信号的改变的有限速率，来确定被测变量的测量中估计的相测量误差。/n

【技术特征摘要】
20160614 US 15/182,0941.一种估计被测变量的测量中的相测量误差的方法，该被测变量是电流或电压，该方法包括：
提供具有基本频率的输入信号至测量互感器的输入，其中测量互感器用于测量被测变量；
从所述测量互感器接收输出信号；
分析所述输出信号以相比于所述输入信号来确定相差；以及
通过施加第一校正至所确定的相差，以补偿所述输入信号的改变的有限速率，来确定被测变量的测量中估计的相测量误差。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述输入信号是复示信号。


3.如权利要求1所述的方法，其中所述输入信号是连续信号的阶梯状近似。


4.如权利要求3所述的方法，其中所述连续信号是正弦波、三角波、具有平滑过渡的方形波和有限带宽噪声源中的一种。


5.如权利要求2所述的方法，其中所述输入信号是方形波状信号,并且所述第一校正包括当在高值和低值之间过渡时补偿方形波状信号的边缘的改变的有限速率。


6.如权利要求2或5所述的方法，其中复示输入信号近似转换速率限制的方形波或充电速率限制的方形波。


7.如权利要求6所述的方法，其中所述转换速率或充电速率限制的方形波在第一值和第二值之间过渡，并且
其中当从所述第一值至所述第二值的过渡在时间T1开始,以及在时间T2结束时，
其中施加第一校正包括确定达到所述第一值和所述第二值之间的中点的时间的估计。


8.如权利要求6或7所述的方法，其中达到中点的时间通过下列操作形成：在过渡开始时开始计数器或计时器并且在达到终点值时停止所述计数器或计时器。


9.如权利要求7所述的方法，还包括增加第二校正以考虑第一值和第二值之间过渡的速率的非线性。


10.如权利要求9所述的方法，其中所述第二校正在制造时估计或测量并储存在存储器中。


11.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述被测变量是电压，并且所述测量互感器包括电压互感器。


12.如权利要求11所述的方法，其中所述电压互感器包括分压器。


13.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述被测变量是电流，并且所述测量互感器包括电流互感器。


14.如权利要求13所述的方法，其中所述测量互感器是电流转化器，并且在施加校正信号后的相差表示源自所述电流转化器的相移。


15.一种估计功率消耗的方法，该方法包括：测量第一导体的电势，测量第一导体中的电流流动，基于使用权利要求1所述的方法确定的估计的相测量误差来施加相校正至电流或电势的测量，以及使校正的电势和电流测量值相乘以估计功率。


16.如权利要求15所述的方法，其中校正测量的电压或电流包括：相比于取样的电流或电压值，估计和施加待施加至取样的电压或电流值的时间偏移。


17.如权利要求6所述的方法，其中所述转换速率或充电速率限制的方形波具有基本...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·D·赫维茨，S·A·A·达内斯，W·M·J·霍兰德，叶绍理，J·斯图尔特，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大;BM