【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种用于提供电流传感器的频率响应的均衡或补偿的系统。
技术介绍
1、已知来自电流传感器的信号在其信号处理路径中可能需要在模拟域中进行低通或高通滤波。通常，滤波器电路被布置为使得滤波器的传递函数中的断点的位置，即对应的s平面图中的极点或零点的位置，远离感兴趣的测量频率。感兴趣的测量频率可以包括ac功率的基频，例如50或60hz以及它们各自的10s或100s谐波，或者对于诸如h桥中的电流控制和其他开关应用的应用，可以在更高的频率附近。这确保了与滤波器内的电容、电阻或电感组件相关的过程和温度变化基本上不会影响整个电流测量信号路径的响应，包括电流传感器、滤波器和在感兴趣的测量频率内的测量信号的数字化。它还可以确保由滤波器引入的任何相移对电流传感器的工作频率范围内的电流测量具有可补偿的或接近零的影响。
2、特别是，响应di/dt的传感器具有与频率成比例的信号响应，例如rogowski线圈，通常使用模拟滤波器作为模拟积分器，其3db点远低于(通常低于)感兴趣的测量频率范围(也称为“感兴趣的频带”)。在这种情况下，在感兴趣的测量频率范围内的滤波器幅度/增益响应补偿传感器幅度/增益反应。可替换地，数字化后的数字积分方法可用于使系统在感兴趣的测量频率范围内的总体幅度/增益响应变平。
3、基于数字积分的系统可以具有更好的snr和漂移，因为它们不依赖于将模拟积分器的3db点设置在低电平(通常在几个hz频率范围内)所需的高值模拟分量。这种大的模拟部件通常是有噪声的或者不是很稳定。然而，数字集成系统还有一个额外的问题，即
4、通常需要在感兴趣的频带之上具有3db点的附加模拟频带限制滤波器来限制快速di/dt信号的影响，否则快速di/dt信号会产生超出数字化范围的信号。如果发生这种削波，由于来自削波和数字积分器的相互作用的整流效应，可能会在数字积分后的所得电流测量中引起显著误差。通常将带限滤波器的3db点定位为比感兴趣区域高几倍，使得其增益和相位响应不影响感兴趣区域中的增益平坦性和线性相位性质，但是这可以允许通过大的di/dt尖峰，这可能使系统的输出饱和或者迫使更高的动态范围adc用于数字化，这将增加成本和功率。
技术实现思路
1、本公开涉及一种具有模拟滤波器的电流测量系统，其中模拟滤波器的角频率位于系统的工作频率范围或感兴趣的频率范围内。该系统包括数字均衡器，该数字均衡器被布置为在操作频率范围内均衡系统的相位和/或增益响应，以便使系统的总增益在感兴趣的频率范围内基本恒定，和/或使系统的总体组延迟在感兴趣频率范围内大体恒定。通过这样做，可以将模拟滤波器的角频率定位在感兴趣的频率范围内的任何位置，而不会遭受通常会经历的负面后果，即在感兴趣的频率范围上增益的变化量和/或在感兴趣频率范围上组延迟的变化量(这可能降低基于电流的测量与其他测量(例如电压的测量)的组合而进行的进一步确定的准确性，以确定能量/功耗)。
2、将角频率定位在感兴趣的频率范围内可以实现信噪比(snr)与避免由测量信号内的高频分量(例如，信号内的快速di/dt内容)引起的信号饱和之间的改进的平衡。
3、在本公开的第一方面中，提供了一种用于耦合到di/dt电流传感器的电流测量系统，所述电流测量系统被配置为测量具有在预定频率范围内的频率的电流，所述电流测量系统包括：信号处理路径，包括：模拟滤波器，用于耦合到所述di/dt电流传感器(直接耦合或经由一个或多个其它电路/单元间接耦合，例如放大器、抗混叠滤波器等)以对从所述di/dt电流传感器输出的电流测量信号进行滤波，其中所述滤波器的角频率在所述预定频率范围内；模数转换器adc，用于接收滤波的电流测量信号(直接来自模拟滤波器的输出，或间接经由一个或多个其他电路/单元，例如放大器、抗锯齿滤波器等)并输出数字测量信号；以及数字均衡器，耦合到adc(直接耦合或经由一个或多个其他电路/单元(例如数字积分器等)间接耦合)并且被配置为输出补偿的数字电流测量信号，其中所述均衡器被配置为使用所述滤波器的表征来：补偿所述模拟滤波器在所述预定频率范围上的组延迟的变化；和补偿所述di/dt电流传感器和所述模拟滤波器在所述预定频率范围上的组合幅度响应的变化。
4、数字均衡器可以被配置为补偿模拟滤波器的组延迟的变化，使得信号处理路径的组合相位响应基本上是线性的。
5、数字均衡器可以被配置为补偿模拟滤波器的组延迟的变化，使得信号处理路径的组合组延迟基本上恒定。
6、电流测量系统还可以包括表征电路，该表征电路被配置为表征模拟滤波器的频率响应并且将模拟滤波器的表征输出到数字均衡器。可选地，表征电路可以被配置为周期性地或间歇性地更新模拟滤波器的频率响应的表征。或者，模拟滤波器频率响应的表征可以是在电流测量系统的至少一部分的制造期间确定的固定表征。
7、数字均衡器可以包括数字滤波器，并且电流测量系统可以进一步包括滤波器系数查找表，用于基于模拟滤波器的频率响应的表征设置数字滤波器的系数，使得滤波器补偿模拟滤波器的组延迟的变化。
8、均衡器可以包括一个或多个fir滤波器。
9、均衡器可以包括：第一滤波器(例如第一fir滤波器)，被配置为接收数字测量信号并输出第一滤波器输出；第二滤波器(例如第二fir滤波器)，被配置为接收数字测量信号并输出第二滤波器输出；以及插值器，其中所述插值器被配置为接收所述第一滤波器输出和所述第二滤波器输出，并对所述第一和第二滤波器输出来插值。
10、内插器可以输出包括第一滤波器输出和第二滤波器输出的一部分的组合信号。
11、预定频率范围可以包括测量电流信号的基频和测量电流信号感兴趣的最大谐波之间的范围。在一个示例中，预定频率范围可以是10hz到20khz之间的频率范围。
12、均衡器可以包括相位均衡器和幅度均衡器，其中相位均衡器被配置为补偿模拟滤波器的组延迟在预定频率范围上的变化；并且幅度均衡器被配置为补偿di/dt电流传感器和模拟滤波器的组合幅度响应的变化。
13、di/dt电流传感器可以包括rogowski线圈。在一个特定示例中，di/dt电流传感器可以是基于pcb的di/dt电压传感器。
14、电流测量系统还可以包括di/dt电流传感器，具有耦合到模拟滤波器的输入的输出。
15、模拟滤波器可以是专用滤波器电路/单元，或者可以作为多功能电路/单元的一部分植入，例如，它可以在具有增益的有源电路中实现，使得电路提供增益和滤波器功能。
16、在本公开的第二方面中，提供了一种功率计算系统，包括：第一方面的电流测量系统；电压测量路径，被配置为测量电压并输出测量的电压信号；补偿系统，所述补偿系统被配置为补偿所述测量电压信号和所述补偿电流测量信号中的至少一个，使得所述测量的电压信号和补偿的电流测量信号两者具有基本上相同的组延迟；以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于耦合到di/dt电流传感器的电流测量系统，所述电流测量系统被配置为测量具有在预定频率范围内的频率的电流，所述电流测量系统包括：
2.根据权利要求1所述的电流测量系统，其中，所述数字均衡器被配置为补偿所述模拟滤波器的组延迟的变化，使得所述信号处理路径的组合相位响应基本上是线性的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电流测量系统，其中，所述数字均衡器被配置为补偿所述模拟滤波器的组延迟的变化，使得信号处理路径的组合组延迟基本上恒定。
4.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述电流测量系统还包括表征电路，所述表征电路被配置为表征所述模拟滤波器的频率响应并且将所述模拟滤波的表征输出到所述数字均衡器。
5.根据权利要求4所述的电流测量系统，其中，所述表征电路被配置为周期性地或间歇地更新所述模拟滤波器的频率响应的表征。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电流测量系统，其中，所述模拟滤波器频率响应的表征是在所述电流测量系统的至少一部分的制造期间确定的固定表征。
7.根据权利要求4、5或6中任一项所
8.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述均衡器包括FIR滤波器。
9.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述均衡器包括：
10.根据权利要求9所述的电流测量系统，其中，所述插值器输出包括所述第一滤波器输出和所述第二滤波器输出的一部分的组合信号。
11.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述预定频率范围包括所述测量电流信号的基频和所述测量的电流信号的感兴趣的最大谐波之间的范围。
12.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述预定频率范围是10Hz到20kHz之间的频率范围。
13.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中所述均衡器包括相位均衡器和幅度均衡器，并且其中：
14.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述di/dt电流传感器包括Rogowski线圈。
15.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述电流测量系统还包括di/dt电流传感器，所述di/dt传感器具有耦合到所述模拟滤波器的输入的输出。
16.一种功率计算系统，包括：
17.一种多相电流测量系统，包括：
18.一种用于提供预定频率范围内的电流测量的方法，该方法包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中补偿所述模拟滤波器的组延迟的变化包括所述数字均衡器具有相位响应，所述相位响应导致所述信号处理路径的组合相位响应基本上是线性的。
20.根据权利要求18或19所述的方法，所述方法还包括：表征所述模拟滤波器的频率响应；和
21.一种用于耦合到电流传感器的系统，该系统被配置为测量感兴趣的频率范围内的电流，该系统包括：
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述数字相位均衡器被配置为接收所述模拟滤波器的表征，并且其中所述相位均衡器被设置为基于所述表征补偿所述模拟过滤器的非线性相位响应。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述模拟滤波器的表征包括所述模拟过滤器在感兴趣的频率范围内的相位响应的表征。
24.根据权利要求22或23所述的系统，所述系统还包括：
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述表征电路包括复制电路，所述复制电路被配置为提供与所述模拟滤波器基本相同的频率响应。
26.根据权利要求21-25中任一项所述的系统，所述系统还包括：耦合到所述数字相位均衡器的数字增益均衡器，所述数字增益均衡器被配置为补偿所述电流传感器、所述模拟滤波器和所述数字相位均衡器的组合增益响应在感兴趣的频率范围内的变化。
27.一种用于耦合到电流传感器的电路，所述电路被配置为测量在感兴趣的频率范围内的电流信号，该电路包括：
28.根据权利要求27所述的电路，进一步包括：
29.根据权利要求28所述的电路，进一步包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于耦合到di/dt电流传感器的电流测量系统，所述电流测量系统被配置为测量具有在预定频率范围内的频率的电流，所述电流测量系统包括：
2.根据权利要求1所述的电流测量系统，其中，所述数字均衡器被配置为补偿所述模拟滤波器的组延迟的变化，使得所述信号处理路径的组合相位响应基本上是线性的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电流测量系统，其中，所述数字均衡器被配置为补偿所述模拟滤波器的组延迟的变化，使得信号处理路径的组合组延迟基本上恒定。
4.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述电流测量系统还包括表征电路，所述表征电路被配置为表征所述模拟滤波器的频率响应并且将所述模拟滤波的表征输出到所述数字均衡器。
5.根据权利要求4所述的电流测量系统，其中，所述表征电路被配置为周期性地或间歇地更新所述模拟滤波器的频率响应的表征。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电流测量系统，其中，所述模拟滤波器频率响应的表征是在所述电流测量系统的至少一部分的制造期间确定的固定表征。
7.根据权利要求4、5或6中任一项所述的电流测量系统，其中，所述数字均衡器包括数字滤波器，并且所述电流测量系统还包括：
8.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述均衡器包括fir滤波器。
9.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述均衡器包括：
10.根据权利要求9所述的电流测量系统，其中，所述插值器输出包括所述第一滤波器输出和所述第二滤波器输出的一部分的组合信号。
11.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述预定频率范围包括所述测量电流信号的基频和所述测量的电流信号的感兴趣的最大谐波之间的范围。
12.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中，所述预定频率范围是10hz到20khz之间的频率范围。
13.根据任一前述权利要求所述的电流测量系统，其中所述均衡器包括相位均衡器和幅度均衡器，并且其中：
14.根据任一前述权...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·赫维茨，M·奥布里恩，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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