電力集抄系統(tǒng)的功率輸出控制方法及其電力集抄系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力集抄系統(tǒng)，包括采集端，用于連接外部電流模擬信號源以獲取電流信號；檢測電路，用于根據(jù)控制信號輸出一個(gè)調(diào)制電壓，所述檢測電路還設(shè)置有：第一傳感電路，用于根據(jù)采集端輸出的電流信號來獲取一個(gè)第一電壓信號；第二傳感電路，用于根據(jù)采集端輸出的電流信號來獲取一個(gè)第二電壓信號；所述采集端還設(shè)置有功率控制電路，用于將電壓信號限定在一個(gè)預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)。通過測試采集端與負(fù)載之間回路上的阻抗來測試兩個(gè)電壓值，計(jì)算出電壓增益的幅值比例來進(jìn)行補(bǔ)償電壓的反饋，能夠?qū)υ镜目傌?fù)載電壓進(jìn)行完全補(bǔ)償，以避免采集端中的損耗和電壓波動，并通過功率控制電路來限定電壓上限。本發(fā)明還公開了一種前述電力集抄系統(tǒng)的功率輸出控制方法。
【專利說明】電力集抄系統(tǒng)的功率輸出控制方法及其電力集抄系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電力采集技術(shù)，更特定言之，本發(fā)明實(shí)施例涉及一種用于電力系統(tǒng)采集電路的具有功率控制功能的信號采集組件。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)電表的電壓采集電路一般是采用分壓電阻、電容或是霍爾采集等方式，其中采用霍爾采集的方式較為快速，例如錳銅分壓方式，而缺點(diǎn)是成本較高，而且樣品測試價(jià)格較高，很難在滿足電氣隔離的情況下做到電壓穩(wěn)定，因此需要做出改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]具有功率輸出控制功能的電力集抄系統(tǒng)，包括采集端，用于連接外部電流模擬信號源以獲取電流信號；檢測電路，耦合于所述采集端且接出至負(fù)載電路，用于根據(jù)控制信號輸出一個(gè)調(diào)制電壓，其中，所述檢測電路進(jìn)一步設(shè)置有:第一傳感電路，連接所述采集端且用于根據(jù)采集端輸出的電流信號來獲取一個(gè)第一電壓信號；第二傳感電路，連接所述采集端且用于根據(jù)采集端輸出的電流信號來獲取一個(gè)第二電壓信號；所述采集端進(jìn)一步設(shè)置有:功率控制電路，連接于所述第一、第二傳感電路之間且用于將電壓信號限定在一個(gè)預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)。
[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:獲取和檢測第一、第二電壓信號。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:根據(jù)一個(gè)第一控制狀態(tài)電壓來控制所述采集端輸出一個(gè)第一調(diào)整電壓；又根據(jù)一個(gè)第二控制狀態(tài)電壓(或者暫態(tài)改變所述采集端的輸出電壓)來控制所述采集端輸出一個(gè)第二調(diào)整電壓。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:根據(jù)所述第一調(diào)整電壓和第二調(diào)整電壓來判斷兩者間的差值，以此來獲得一個(gè)第三電壓，此電壓是根據(jù)所述采集端與負(fù)載電路之間的電壓幅值比例來決定的。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:根據(jù)第一電壓信號，利用所得到的第三電壓來獲得一個(gè)補(bǔ)償電壓。
[0008]根據(jù)前述實(shí)施例，在所述負(fù)載旁路上設(shè)置電容器，以使得在所述采集端在第一電壓與第二電壓狀態(tài)下進(jìn)行工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)作為一個(gè)低阻抗器件，且使得所述第一調(diào)整電壓與第二調(diào)整電壓之間的差值僅由采集端與負(fù)載電路之間的電氣元件的阻抗來判定。
[0009]根據(jù)前述實(shí)施例，所述檢測電路進(jìn)一步包括一個(gè)次級檢測電路，用以暫存第一電壓值并控制所述采集端改變其輸出電壓以輸出一個(gè)第二調(diào)整電壓。
[0010]根據(jù)前述實(shí)施例，所述檢測電路進(jìn)一步包括一個(gè)比例調(diào)整電路，用于將所述的電壓幅值比例調(diào)整成一個(gè)與負(fù)載電路的全壓降成一定比例的電壓值。
[0011]根據(jù)前述實(shí)施例，所述檢測電路進(jìn)一步包括一個(gè)硬件狀態(tài)機(jī)，用于控制所述檢測電路在第一與第二電壓信號之間的工作狀態(tài)的切換。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)效果是顯而易見的，通過測試采集端與負(fù)載之間回路上的阻抗來測試兩個(gè)電壓值，計(jì)算出電壓增益的幅值比例來進(jìn)行補(bǔ)償電壓的反饋，經(jīng)過精確計(jì)算的電壓能夠?qū)@個(gè)原本的總負(fù)載電壓進(jìn)行完全補(bǔ)償，以避免采集端中的損耗和電壓波動，并通過功率控制電路來限定電壓上限。同時(shí)，本發(fā)明電路可以作為一個(gè)芯片加以集成，其中的電路原理亦可通過芯片的內(nèi)部布線來實(shí)現(xiàn)小型化，因此值得推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]本發(fā)明詳盡技術(shù)方案將通過參照附圖的方式加以詳盡描述，其中:
[0014]圖1為本發(fā)明電路的主要功能結(jié)構(gòu)電氣圖；
[0015]圖2為本發(fā)明電路中采集端的部分電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參照圖1，具有功率控制功能的電力集抄系統(tǒng)，包括采集端2，用于連接外部電流模擬信號源以獲取電流信號；檢測電路I，耦合于所述采集端2且接出至負(fù)載電路3，用于根據(jù)控制信號輸出一個(gè)調(diào)制電壓，其中，檢測電路I進(jìn)一步設(shè)置有:第一傳感電路，連接所述米集端2且用于根據(jù)米集端2輸出的電流信號I來獲取一個(gè)第一電壓信號Vl ;第二傳感電路，連接所述采集端且用于根據(jù)采集端2輸出的電流信號I來獲取一個(gè)第二電壓信號V2 ；采集端2進(jìn)一步設(shè)置有:功率控制電路D1，連接于所述第一、第二傳感電路之間且用于將電壓信號限定在一個(gè)預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:獲取和檢測第一、第二信號(例如通過檢測負(fù)載3回路上的阻抗損耗Rsense或Rune來加以檢測電壓信號)。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:根據(jù)一個(gè)第一控制狀態(tài)電壓GAINl來控制所述采集端2輸出一個(gè)第一調(diào)整電壓Vquti ;又根據(jù)一個(gè)第二控制狀態(tài)電壓GAIN2(或者暫態(tài)改變所述采集端的輸出電壓)來控制所述采集端輸出一個(gè)第二調(diào)整電壓VTOT2。
[0019]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測電路I設(shè)計(jì)用以:根據(jù)所述第一調(diào)整電壓Votti和第二調(diào)整電壓Vqut2來判斷兩者間的差值，以此來獲得一個(gè)第三電壓GAIN3或VDKQP，此電壓是根據(jù)所述采集端2與負(fù)載電路3之間的電壓幅值比例(例如10%的增益比例，可以預(yù)設(shè))來決定的。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測電路I設(shè)計(jì)用以:根據(jù)第一電壓信號VI，利用所得到的
第三電壓Vdkqp來獲得一個(gè)補(bǔ)償電壓。
[0021]根據(jù)前述實(shí)施例，所述檢測電路I進(jìn)一步包括一個(gè)次級檢測電路(如圖中的采樣保持電路50、52、82、92，它們之間的連接方式如圖所繪示)，用以暫存第一電壓值Vl并控制所述采集端2改變其輸出電壓以輸出一個(gè)第二調(diào)整電壓VTOT2。
[0022]根據(jù)前述實(shí)施例，所述檢測電路I進(jìn)一步包括一個(gè)比例調(diào)整電路，用于將所述的電壓幅值比例調(diào)整成一個(gè)與負(fù)載電路的全壓降成一定比例的電壓值。
[0023]根據(jù)前述實(shí)施例，所述檢測電路進(jìn)一步包括一個(gè)硬件狀態(tài)機(jī)4，用于控制所述檢測電路在第一與第二電壓信號之間的工作狀態(tài)的切換。
[0024]以圖1的電路為例來描述這個(gè)技術(shù)方案的技術(shù)意圖。首先設(shè)定切換開關(guān)SI，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在第一、第二傳感電路之間的切換，在本發(fā)明中，第一、第二傳感電路并沒有具體的標(biāo)記或數(shù)字字母代號，而是通過若干個(gè)元器件、芯片或交替組合使用的方式實(shí)現(xiàn)了輸出不同電壓/電流，而在本發(fā)明中，將具體描述如下:
[0025]因?yàn)槭褂昧饲袚Q開關(guān)SI，那么需要狀態(tài)機(jī)4 (例如一個(gè)DSP單片機(jī)設(shè)備)來周期性地輸出控制信號，例如在Tl時(shí)間周期內(nèi)，連接在一個(gè)正常采集狀態(tài)，此刻采集端2的采集電流和電壓逐漸升高至穩(wěn)態(tài)，以提供一個(gè)電壓Vl給負(fù)載3 (即提供一個(gè)完全的負(fù)載電流給負(fù)載3)，圖1中的實(shí)施例提供一個(gè)反饋回路，在此狀態(tài)下，采集端2采用這個(gè)輸出回路中的實(shí)際恒定輸出電壓來產(chǎn)生一個(gè)反饋電壓來實(shí)現(xiàn)調(diào)整。此時(shí)開關(guān)SI通過引線22接觸至反饋運(yùn)放46，從而控制采集端2的占空比以保持輸入至反饋放大器46中的輸入電壓恒定。例如，可在引線22上接出一個(gè)電容器(未繪示出)以及接地端導(dǎo)引線來作為基準(zhǔn)源。
[0026]在Tl這個(gè)正常狀態(tài)下，差分放大器80將采集端2與負(fù)載3回路上的一個(gè)電壓加以放大，為了采集這個(gè)電壓，使用一個(gè)低值電阻器Rsense,通過狀態(tài)機(jī)4輸出一個(gè)激勵(lì)源GAINl，放大器80輸出一個(gè)表不負(fù)載3電流的電壓Vquti。
[0027]在回路14、15上的電流1_達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流Il后，狀態(tài)機(jī)4控制采樣保持電路82來存儲這個(gè)Vtoti的數(shù)值(例如通過寄存器)。因此可以得知，Voun=GAINl.Il.Rsenseo同樣地，當(dāng)回路14、15上的電壓達(dá)到穩(wěn)態(tài)電壓Vl后，狀態(tài)機(jī)4控制另一個(gè)采樣保持電路50來存儲這個(gè)電壓VI，此時(shí)可以判斷出Vl =Vload+ (II.Rline)，其中Vmad為負(fù)載3兩端的電壓，而Rune為引線14、15上的總電阻值。
[0028]當(dāng)以上情況都滿足以后，狀態(tài)機(jī)4初始化電路，將投切開關(guān)SI接觸至差分放大器88，且狀態(tài)機(jī)4輸出一個(gè)更大的激勵(lì)源GAIN2給差分放大器80，使得放大器80產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓Vott2，從而這個(gè)反饋回路控制采集端2以使得差分放大器88端輸入的電壓不變，即V0uti=V0ut2o在Ium降低至一個(gè)等于Il WGAINlAiAI^)的值時(shí)，方能夠?qū)崿F(xiàn)不變。此輸出電流的降低導(dǎo)致輸出電壓V2 的降低，從而V2=VlQAD+(I2 -Rline) =VL0AD+II.(GAIN1/GAIN2) -Rlineo當(dāng)輸出電壓V2達(dá)到穩(wěn)態(tài)電壓時(shí)，輸出電壓V2存儲于采樣保持電路52中，此時(shí)采集端不輸出一個(gè)調(diào)整電壓，而輸出一個(gè)偏置電壓。
``[0029]通過減法器(例如比較電路)68產(chǎn)生V1-V2，將此電壓傳輸給采樣保持電路92并加以暫存。這個(gè)V1-V2作為一個(gè)小幅電壓差(按照前述，本發(fā)明的技術(shù)方案的一部分組成是通過將這個(gè)由于回路14、15上的小幅電流變化而產(chǎn)生的小幅電壓差對采集電路加以補(bǔ)償以實(shí)現(xiàn)采集端的輸出穩(wěn)定)，從而采樣保持電路92可產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)源GAIN3，它等于Vdkqp/(V1-V2) =GAIN2/ (GAIN2-GAIN1)(即前述中的調(diào)整比例)，用以完全補(bǔ)償回路14、15上的實(shí)際電壓。
[0030]負(fù)載回路上的電壓Vdkqp與一個(gè)基準(zhǔn)源74 (電壓幅值為Vkefi)通過加法器75后相加產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償基準(zhǔn)源VKEF2，這個(gè)補(bǔ)償基準(zhǔn)源與采集端2的輸出電壓隨后輸出給反饋運(yùn)放46。此刻，狀態(tài)機(jī)4又控制投切開關(guān)SI連接運(yùn)放46的輸出端，采集端2處于工作狀態(tài)以保證輸出電壓符合Vkef2,以補(bǔ)償引線14、15上的總電壓。
[0031]如圖1所示的，在負(fù)載3的兩端增加電容器42，以保障負(fù)載3上的負(fù)載電流呈現(xiàn)平滑的坡度變化。根據(jù)前述實(shí)施例，在所述負(fù)載旁路上設(shè)置電容器42，以使得在所述采集端2在第一電壓與第二電壓狀態(tài)下進(jìn)行工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)作為一個(gè)低阻抗器件，且使得所述第一調(diào)整電壓與第二調(diào)整電壓之間的差值僅由采集端與負(fù)載電路之間的電氣元件的阻抗Rune或Ruw1來判定。
[0032]圖2進(jìn)一步詳細(xì)繪示了采集端2，其中特定地包括設(shè)置于線路I+與1-兩極間的功率控制電路D1，較佳為一個(gè)雙向晶體管，或者可控硅等光電器件，以限定采集端2的輸入電壓不高于0.7V。
[0033]本發(fā)明的具體保護(hù)范圍是通過所附權(quán)利要求加以限定的，應(yīng)當(dāng)了解，在前述實(shí)施例的基礎(chǔ)上應(yīng)該有很多的變化方式，皆應(yīng)涵蓋于此限定范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.電力集抄系統(tǒng)的功率輸出控制方法，其特征在于包括步驟:1)在第一狀態(tài)下，通過一個(gè)檢測電路根據(jù)采集端輸出的電流信號來獲取一個(gè)第一電壓信號；2 )通過所述檢測電路根據(jù)采集端輸出的電流信號來獲取一個(gè)第二電壓信號；3)比較所述第一電壓信號與第二電壓信號之間的差值，以此判定在采集端與負(fù)載電路之間是否存在壓降幅值；4)根據(jù)一個(gè)第一控制狀態(tài)電壓來控制所述采集端輸出一個(gè)第一調(diào)整電壓，又根據(jù)一個(gè)第二控制狀態(tài)電壓來控制所述采集端輸出一個(gè)第二調(diào)整電壓；5 )根據(jù)所述第一調(diào)整電壓和第二調(diào)整電壓來判斷兩者間的差值，以此來獲得一個(gè)第三電壓，其中此第三電壓根據(jù)所述采集端與負(fù)載電路之間的電壓幅值比例來決定。
2.電力集抄系統(tǒng)，它包括采集端，用于連接外部電流模擬信號源以獲取電流信號；檢測電路，耦合于所述采集端并且接出至負(fù)載電路，用于根據(jù)控制信號輸出一個(gè)調(diào)制電壓，其特征在于:所述檢測電路進(jìn)一步設(shè)置有:第一傳感電路，連接所述采集端且用于根據(jù)采集端輸出的電流信號來獲取一個(gè)第一電壓信號；第二傳感電路，連接所述采集端且用于根據(jù)采集端輸出的電流信號來獲取一個(gè)第二電壓信號；所述采集端進(jìn)一步設(shè)置有:功率控制電路，連接于所述第一、第二傳感電路之間且用于將電壓信號限定在一個(gè)預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力集抄系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測電路設(shè)計(jì)用以獲取和檢測第一、第二電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力集抄系統(tǒng)，其特征在于所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:根據(jù)一個(gè)第一控制狀態(tài)電壓來控制所述采集端輸出一個(gè)第一調(diào)整電壓；又根據(jù)一個(gè)第二控制狀態(tài)電壓或者暫態(tài)改變所述采集端的輸出電壓來控制所述采集端輸出一個(gè)第二調(diào)整電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力集抄系統(tǒng)，其特征在于所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:根據(jù)所述第一調(diào)整電壓和第二調(diào)整電壓來判斷兩者間的差值，以此來獲得一個(gè)第三電壓，此電壓根據(jù)所述采集端與負(fù)載電路之間的電壓幅值比例來決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5之任一項(xiàng)所述的電力集抄系統(tǒng)，其特征在于所述檢測電路設(shè)計(jì)用以:根據(jù)第一電壓信號，利用所得到的第三電壓來獲得一個(gè)補(bǔ)償電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力集抄系統(tǒng)，其特征在于:在所述負(fù)載旁路上設(shè)置電容器，以使得在所述采集端在第一電壓與第二電壓狀態(tài)下進(jìn)行工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)作為一個(gè)低阻抗器件，且使得所述第一調(diào)整電壓與第二調(diào)整電壓之間的差值僅由采集端與負(fù)載電路之間的電氣元件的阻抗來判定。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力集抄系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測電路進(jìn)一步包括一個(gè)次級檢測電路，用以暫存第一電壓值并控制所述采集端改變其輸出電壓以輸出一個(gè)第二調(diào)整電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力集抄系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測電路進(jìn)一步包括一個(gè)比例調(diào)整電路，用于將所述的電壓幅值比例調(diào)整成一個(gè)與負(fù)載電路的全壓降成一定比例的電壓值。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力集抄系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測電路進(jìn)一步包括一個(gè)硬件狀態(tài)機(jī)，用于控制所述檢測電路在第一與第二電壓信號之間的工作狀態(tài)的切換。
【文檔編號】G01R19/00GK103698578SQ201310732694
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】武占河, 邵長領(lǐng), 丁國茂 申請人:浙江華立科技有限公司