计算正弦电压波形峰值或有效值的电路制造技术

计算电路计算线路电压Ｖａｃ的Ｖｒｍｓ↑［２］或Ｖｐｅａｋ↑［２］值，用可控谐波振荡器提供快速响应时间和无纹波的信号。两个相差π／２的正弦波信号从输入正弦波信号得出，平方后相加，以快速响应时间得出正弦波形信号的平方。该电路含两个积分器。第二积分器的输出反馈到第一积分器的输入。两积分器输出的电压正弦波相位差）π／２并与输入的正弦波电压Ｖａｃ同步，并由相关平方电路平方。两个平方电路的输出相加产生Ｖｐｅａｋ↑［２］或Ｖｒｍｓ↑［２］值。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

Circuit for calculating peak or RMS values of sinusoidal voltage waveforms

The calculation circuit calculation of line voltage Vac Vrms = 2 or Vpeak = 2 value, to provide fast response time and no ripple signal with controllable harmonic oscillator. The sine wave signal of two phase difference pi / 2 is derived from the input sine wave signal, then added to the square, and the square of the sinusoidal waveform is obtained by the fast response time. The circuit consists of two integrators. The output of the second integrator is fed back to the input of the first integrator. Two the voltage of the integrator output phase is equal to pi / 2 and is synchronized with the input sinusoidal voltage Vac and is squared by the square of the correlation circuit. Two square circuit is added to the output of Vpeak = 2 or Vrms = 2 value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及信号计算电路，特别是一种包含在电源电路中的应用于功率因素增强电路的信号传感及计算电路，电源电路工作于提供正弦或近似正弦电压波形的交流线路中。直接脱开交流线路工作的电源一般包括一输入整流器，它转换输入的交流线电压为直流电压。该直流电压一般加给电储存电容器，该电容连接到DC/DC转换器的输入端，该转换器在其输入端转换此直流电压为另一电平的直流电压。整流器和储存电容器的固有工作特性改变了整流器输入端上的输入电流波形。该波形的畸变产生谐波被反馈到交流线路上，进而引起严重的电磁干扰IEMI)发射，以及在交流配电网中不必要的电力损失。其它应用中，电源可以直接脱开交流线路工作，来驱动一个变频器以提供与交流线路不同频率的信号。输入波形可能畸变引起上述问题。输入电流波形的畸变可利用有源功率因数控制器和变换器得到控制，变换器如升压变换器设置在整流器和存储电容器之间，以便有效地控制输入电流波形。有源转换装置受监控输入电压波形的控制电路的控制。控制装置在比交流线路频率高的高频上调制传导周期，以便迫使输入电流的波形与输入电压的波形一致，或与输入电压波形的基频正弦波形一致。有源功率因数控制网络一般感受电源电路的输入和输出信号参数，并利用响应这些信号参数的有选择性地通断电源开关或调制的脉冲宽度，来迫使输入电源与要求的电流波形一致。在美国专利4,412,277中公开的一个具体装置中，被整流的输入电压波形与表示输出电压与标准电压偏差的误差电压相乘。产生的控制信号被适当换算用于控制驱动电源开关的调制脉冲，以提供要求的输入电流波形。在美国专利4,677,366中公开的更复杂的功率因数控制器中，增加前馈控制器为了改变输入交流有效值的快速变化。这通常被用于由输入电压有效值的平方逆换算设定的输入电流。现有方案中的缺陷是存在可感受的电波形中的纹波影响，它在控制电路操作中具有不希望有的影响，结果导致设定输入电流波形的不精确测定。目前处理纹波电流的技术是延长功率因数补偿电路的响应时间，结果引起输入电压中大量瞬变信号，除非使用大的输出电荷储存电容器。在产生校正电流波形方面控制器的成功取决于导出或计算出输入电压Vrms2值或等效Vpeak2值使用的速度和精度，因为在控制升压变换器的有源电源开关中使用该控制器。该参考一般通过全波整流输入的交流正弦波，滤波已整流正弦波再自乘已滤波信号而得到。此项技术具有电路和其固有操作简单的优点的同时，具有这样的缺陷，要求设计要在所得到的平方电压中的纹波和电路能够响应输入电压动态变化所具有的速度之间，作出折衷的选择。一种用于计算或导出线电压Vac的Vrms2和Vpeark2值的计算电路，由于利用了其输出跟踪输入电压波形基波的受控谐波振荡器，该电路提供了这些信号的快速响应时间和完全无纹波数值。两个异相(相位相差π/2)正弦波信号从输入正弦波中得出，这两个异相信号被平方再相加，以快速响应时间导出或计算要求的正弦波形峰值平方。根据本专利技术实施例的计算电路包括两个积分器，具有增益，被串联连接成全闭合回路。第二积分器的输出与检测的交流(AC)线路正弦波电压Vac相加然后反馈到至少两个积分器之一的输入端。每单个积分器的输出都是一个电压正弦波，它与另一积分器的输出在相位上相差π/2，与输入实质上为正弦波的电压Vac同步。积分器的每个输出都被一个相关的平方律电路平方。两个平方律电路之一的每一个输入与另一平方律电路的输出相加，产生要求的Vpeak2或Vrms2的数值。对于在特定领域工作设计的整流器，交流线路频率是精确已知的，通常为50Hz或60Hz，上述计算电路同时也是在先技术。然而对于为工作于无电路调节的不确定线路频率的应用场合而设计的计算电路，根据本专利技术一个合适的反馈回路可以加到计算电路，以适应不同或变化的线路频率。根据本专利技术，该计算电路包含在功率因数调节系统的控制装置中，并被用来产生控制输入参数(Vpeak2和信号频率)的实质上无纹波的计算，由于利用实质上无纹波信号控制一个升压、反向、SEPIC或其他相关型的变换器，使得在输入端到直接脱开交流线路驱动的整流电路提高了功率因数。另外，积分器的输出与输入交流电压同相位，它也能被用作控制输入信号，精确表示理想交流输入电压波形特征，控制功率因数调节器减少输入谐波以便减少经整流器的输入交流线电压的失真。峰值平方计算电路的功能等效变化可以由采取上述线性变换来处理设计。例如，电路变换可被容易地设计，其中积分器增益不相同，或导出的正弦信号相位不相差π/2。为了产生交流输入电压峰值平方的无纹波计算，现在就要求一个更广义的二次项运算，其中信号的乘积像不同增益信号的平方一样也被利用。这些派生电路对于上述的基本电路仍然是功能等效的。另外，上述处理的实现可以由数字计算机，或是数字计算机和模拟电路共用的混合方式来实施。图中附图说明图1为计算电路的功能原理图，用于确定所加交流电压的峰值平方值和精确表示理想正弦交流入电压信号的幅度；图2为计算电路功能原理图，用于确定除图1电路得出的信号之外，确定所加交流电压基频正弦波的频率；图3为说明计算电路实例的原理图，其结构适用于脱开交流线路驱动的功率因数控制整流电路；图4为说明脱开交流线路驱动的整流器实例的原理图，在功率因数控制电路中使用这样的计算电路；图5为积分器原理图，该积分器能用于图1电路中，适应两种输入线路频率；图6为能够使用于图1积分器的电路自动响应不同频率输入的电路原理图；以及图7为与图6电路结合的计算电路的原理图，允许该计算电路自动地选择积分器增益用于不同的频率输入。图1的计算电路包括串接并处在一个实质上闭合的反馈回路103中的第一和第二积分器101和102，以构成—可控谐波振荡器。用在这里的所谓“可控谐波振荡器”术语是指产生可调振幅和相位的正弦波振荡信号的振荡器。一实质上为正弦波交流电压波形加到输入端105。两个积分器101和102可由连接成积分器，并各自具有增益ω的运算放大器构成。ω值由输入正弦交流电压波形基波的角频率确定。这些积分器101和102每一个对加到其输入端的正弦波形的伏—秒值进行积分。能对输入电压波形的伏—秒值进行积分的等效电路(即，数字，混合电路等)也可以使用。这些积分器以级联方式连接，因此积分器102的输入是积分器101的正弦输入的积分并且，因此与加到输入端105的输入正弦电压波形同相位。积分器102的输出与加到输入端105的交流正弦电压相加。第二积分器102的输出信号以相反符号加到第一积分器101的输入，形成可控谐波振荡器的闭合反馈回路。引线105上的输入正弦信号和积分器102的输出在加法电路107中相加，相加的和送到两个增益电路111和113。包括这些增益电路为的是允许积分器102的输出以快的时间响应追踪输入交流电压基波的振幅和频率。通过控制计算器(即观测器)的电极的配置，选择增益电路111和113的增益(“a”和“b”)，来控制可调谐波振荡器(例如包括在反馈回路103内的串联连接的积分器101和102)的时间响应。用于说明实施例的适合数值可为a＝1，b＝0这些数值只为举例说明，在具体应用中不是最佳的。求和电路107的输出随同增益电路111的增益b(设“b”为零以外的有限数值)加到求和电路109，在此与积分器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从实质为正弦波形信号得到信号平方值的计算电路，其特征是：第一和第二积分器（１０１，１０２）彼此串联连接，在一实质为闭合的回路中第一积分器的输出耦合到第二积分器的输入，第二积分器的输出耦合到第一积分器的输入；一求和电路（１ ０７），包括用于接收实质正弦波形信号的输入端和接收第二积分器输出的第二输入端；用于将第一求和电路的输出耦合到连接到第二积分器的闭合反馈回路中的装置；连接的第一和第二信号电平平方电路（１１５，１１７），分别平方第一和第二积分器的信号输 出；以及第二求和电路（１１９），它用于合并第一和第二信号电平平方电路的输出信号，以及一输出端（１２１），用于提供输入实质为正弦波形信号的平方值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克E雅各布斯，理查德W法林顿，威廉P威尔金森，
申请(专利权)人：美国电报电话公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]