專利名稱：一種去直流電能計(jì)量電路和去直流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能計(jì)量技術(shù)，尤其涉及一種去直流電能計(jì)量電路和去直流電路。
背景技術(shù)：
電能計(jì)量是指計(jì)量有功功率發(fā)生的能量。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，通常情況下，電能計(jì)量電路包括兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、乘法器、低通濾波器、數(shù)頻轉(zhuǎn)換單元和計(jì)量單元。兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元分別將電流模擬信號(hào)和電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)比特的并行電流數(shù)字信號(hào)和并行電壓數(shù)字信號(hào)，并行電流數(shù)字信號(hào)和并行電壓數(shù)字信號(hào)在乘法器中相乘得到瞬時(shí)功率，將瞬時(shí)功率在低通濾波器中進(jìn)行低通濾波，并經(jīng)數(shù)頻轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行數(shù)頻轉(zhuǎn)換后，以脈沖的形式輸出給計(jì)量單元，計(jì)量單元再對(duì)接收到的脈沖計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量。其中，計(jì)量單元也可以為電能計(jì)量電路之外的功能單元，例如電表中的計(jì)量裝置。
假設(shè)輸入的電壓模擬信號(hào)為V(t)＝Vcos(ω·t)，輸入的電流模擬信號(hào)為I(t)＝Icos(ω·t+α)，則經(jīng)過乘法器相乘后應(yīng)該得到瞬時(shí)功率為P(t)＝V(t)·I(t)＝Vcos(ω·t)×Icos(ω·t+α)即P(t)=V×I2cosα+V×I2cos(2ωt)cosα-V×I2sin(2ωt)sinα]]>其中的分量P0=V×I2cosα]]>即為需要計(jì)量的有功功率分量，通常通過圖1所示的低通濾波器獲得。
然而，實(shí)際應(yīng)用中，考慮到外圍電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的設(shè)計(jì)和制造都不可避免會(huì)有直流偏置，如圖2所示，流經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元后的瞬時(shí)電流為正弦波加直流分量，其中直流分量即為引入的直流偏置Idc，當(dāng)直流偏置Idc存在時(shí)，對(duì)于上述的電壓模擬信號(hào)和電流模擬信號(hào)，經(jīng)乘法器相乘后實(shí)際得到的瞬時(shí)功率為P(t)=(Vcos(ω·t)+Vdc)×(Icos(ω·t+α)+Idc)=V×I2cosα+VdcIdc+Pac]]>其中，Pac=V×I2cos(2ωt)cosα-V×I2sin(2ωt)sinα+VdcIcos(ω·t+α)+IdcVcos(ω·t)]]>則需要計(jì)量的有功功率分量會(huì)變?yōu)镻0=V×I2cosα+VdcIdc,]]>，其中，VdcIdc為誤差項(xiàng)，由于引入了該誤差項(xiàng)，因此使有功功率計(jì)量不夠準(zhǔn)確。
為了消除VdcIdc項(xiàng)，可以去除Idc或Vdc中的任一項(xiàng)，即使Idc或Vdc為0，則誤差項(xiàng)VdcIdc＝0，因此有一種解決方案為在電能計(jì)量電路的電流通路中增加一個(gè)高通濾波器，去除電流通路中的直流偏置Idc，從而去除誤差項(xiàng)。但這樣電流信號(hào)和電壓信號(hào)之間會(huì)產(chǎn)生相位差，因此必須增加一個(gè)相位補(bǔ)償單元來(lái)進(jìn)行相位補(bǔ)償，如圖3所示，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中用高通濾波器和相位補(bǔ)償單元去直流的電能計(jì)量電路結(jié)構(gòu)示意圖。然而由于對(duì)相位補(bǔ)償?shù)木纫蠓浅８?，因此?duì)相位補(bǔ)償單元的要求也非常高，實(shí)現(xiàn)困難。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明一方面提供了一種去直流電能計(jì)量電路，能夠去除直流分量，并且不產(chǎn)生相位差。
本發(fā)明另一方面提供了一種去直流電路，能夠去除直流分量。
本發(fā)明所提供的去直流電能計(jì)量電路，包括兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、乘法器、低通濾波器以及數(shù)頻轉(zhuǎn)換單元，此外，該電路還包括直流計(jì)算單元和減法器，其中，直流計(jì)算單元，用于計(jì)算一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器；減法器，用于接收來(lái)自所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)和來(lái)自直流計(jì)算單元的直流分量，并進(jìn)行減法運(yùn)算，將減去直流分量的數(shù)字信號(hào)輸出給乘法器。
其中，所述直流計(jì)算單元包括采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)累加器、周期檢測(cè)模塊以及除法器，其中，采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)的離散個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果輸出到除法器；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)清零；數(shù)據(jù)累加器，用于接收來(lái)自所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)，對(duì)所接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行累加，并將累加結(jié)果輸出到除法器；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)累加結(jié)果清零；周期檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，當(dāng)輸出的數(shù)字信號(hào)的整周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零；除法器，用于接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的控制信號(hào)，根據(jù)該控制信號(hào)，接收來(lái)自數(shù)據(jù)累加器的累加結(jié)果和來(lái)自采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果，并進(jìn)行除法運(yùn)算，將累加結(jié)果除以計(jì)數(shù)結(jié)果，得到直流分量輸出到減法器。
其中，所述周期檢測(cè)模塊包括檢測(cè)子模塊和周期計(jì)數(shù)器，其中，檢測(cè)子模塊，用于對(duì)所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到預(yù)設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；周期計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)接收到的所述通知信號(hào)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行累加，當(dāng)用檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)表示的周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零。
其中，所述檢測(cè)子模塊為過零檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為零點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；或者所述檢測(cè)子模塊為最大峰值檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為最大峰值時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；或者所述檢測(cè)子模塊為最小峰值檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為最小峰值時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)。
其中，所述周期計(jì)數(shù)器進(jìn)一步用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置為至少一個(gè)周期個(gè)數(shù)的周期個(gè)數(shù)值。
較佳地，該電路進(jìn)一步包括低通濾波器，位于所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和直流計(jì)算單元之間，用于接收來(lái)自所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)，對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行低通濾波后輸出給直流計(jì)算單元。
其中，所述直流計(jì)算單元為電流直流計(jì)算單元，所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述數(shù)字信號(hào)為電流數(shù)字信號(hào)，所述直流分量為電流直流分量；或者所述直流計(jì)算單元為電壓直流計(jì)算單元，所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述數(shù)字信號(hào)為電壓數(shù)字信號(hào)，所述直流分量為電壓直流分量。
本發(fā)明所提供的去直流電路，包括直流計(jì)算單元和減法器，其中，直流計(jì)算單元，用于計(jì)算含有直流分量的數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器；減法器，用于接收含有直流分量的數(shù)字信號(hào)和來(lái)自直流計(jì)算單元的直流分量，并進(jìn)行減法運(yùn)算，將減去直流分量的數(shù)字信號(hào)輸出。
其中，所述直流計(jì)算單元包括采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)累加器、周期檢測(cè)模塊以及除法器，其中，采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)的離散個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果輸出到除法器；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)清零；數(shù)據(jù)累加器，用于接收所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)，對(duì)所接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行累加，并將累加結(jié)果輸出到除法器；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)累加結(jié)果清零；周期檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，當(dāng)輸出的數(shù)字信號(hào)的整周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零；除法器，用于接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的控制信號(hào)，根據(jù)該控制信號(hào)，接收來(lái)自數(shù)據(jù)累加器的累加結(jié)果和來(lái)自采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果，并進(jìn)行除法運(yùn)算，將累加結(jié)果除以計(jì)數(shù)結(jié)果，得到直流分量輸出到減法器。
其中，所述周期檢測(cè)模塊包括檢測(cè)子模塊和周期計(jì)數(shù)器，其中，檢測(cè)子模塊，用于對(duì)所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到預(yù)設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；周期計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)接收到的所述通知信號(hào)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行累加，當(dāng)用檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)表示的周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零。
其中，所述檢測(cè)子模塊為過零檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為零點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；或者所述檢測(cè)子模塊為最大峰值檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為最大峰值時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；或者所述檢測(cè)子模塊為最小峰值檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為最小峰值時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)。
其中，所述周期計(jì)數(shù)器進(jìn)一步用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置為至少一個(gè)周期個(gè)數(shù)的周期個(gè)數(shù)值。
較佳地，該電路進(jìn)一步包括低通濾波器，位于所述直流計(jì)算單元前面，用于接收所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)，對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行低通濾波后輸出給直流計(jì)算單元。
從上述方案可以看出，本發(fā)明通過在電流通路或電壓通路中設(shè)置直流計(jì)算單元和減法器，由直流計(jì)算單元計(jì)算所接收的數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器；減法器將接收的含有直流分量的數(shù)字信號(hào)減去直流計(jì)算單元計(jì)算出的直流分量，并將減去直流分量的數(shù)字信號(hào)輸出，從而去除了一路直流分量，達(dá)到消除VdcIdc項(xiàng)的目的，使有功功率計(jì)算準(zhǔn)確，并且由于數(shù)字信號(hào)的主通道不受直流計(jì)算單元的影響，因此不會(huì)產(chǎn)生相位差。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為存在直流偏置時(shí)的電流信號(hào)示意圖。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中一種去直流電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中去直流電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖4所示電路中直流計(jì)算單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例中添加低通濾波器后的去直流電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的基本思想是設(shè)置直流計(jì)算單元和減法器，由直流計(jì)算單元計(jì)算所接收的數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器；減法器將接收的含有直流分量的數(shù)字信號(hào)減去直流計(jì)算單元計(jì)算出的直流分量，并將減去直流分量的數(shù)字信號(hào)輸出。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，該直流計(jì)算單元和減法器既可以設(shè)置在電流通路中，又可以設(shè)置在電壓通路中。
參見圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例中應(yīng)用上述思想的去直流電能計(jì)量電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401、直流計(jì)算單元402、減法器403、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元404、乘法器405、低通濾波器406以及數(shù)頻轉(zhuǎn)換單元407。
其中，直流計(jì)算單元402，用于計(jì)算模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401輸出的數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器403。
減法器403，用于接收來(lái)自模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401的數(shù)字信號(hào)和來(lái)自直流計(jì)算單元402的直流分量，并進(jìn)行減法運(yùn)算，將減去直流分量的數(shù)字信號(hào)輸出給乘法器405。
其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401可以為電流通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，也可以為電壓通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。
如果模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電流通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，則相應(yīng)的直流計(jì)算單元為電流直流計(jì)算單元，數(shù)字信號(hào)為電流數(shù)字信號(hào)，直流分量為電流直流分量，并且模數(shù)轉(zhuǎn)換單元404為電壓通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；若模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電壓通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，則相應(yīng)的直流計(jì)算單元為電壓直流計(jì)算單元，數(shù)字信號(hào)為電壓數(shù)字信號(hào)，直流分量為電壓直流分量，并且模數(shù)轉(zhuǎn)換單元404為電流通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。
下面，以直流計(jì)算單元402和減法器403設(shè)置在電流通路中的情況為例，即模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電流通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元404為電壓通路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，為便于區(qū)分，舉例時(shí)，可將模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401記為電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401，將模數(shù)轉(zhuǎn)換單元404記為電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元404。
其中，電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401用于將電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流數(shù)字信號(hào)，并輸出給直流計(jì)算單元402和減法器403。其中，電流數(shù)字信號(hào)為含有直流分量的電流數(shù)字信號(hào)。
直流計(jì)算單元402用于接收來(lái)自電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401的電流數(shù)字信號(hào)，并計(jì)算所接收的電流數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器403。
減法器403用于接收來(lái)自電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401的電流數(shù)字信號(hào)和來(lái)自直流計(jì)算單元402的直流分量，并進(jìn)行減法運(yùn)算，將減去直流分量的電流數(shù)字信號(hào)輸出給乘法器405。
電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元404用于將電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)字信號(hào)，并輸出給乘法器405。
乘法器405用于接收來(lái)自減法器403的電流數(shù)字信號(hào)和來(lái)自電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元404的電壓數(shù)字信號(hào)，并對(duì)電流數(shù)字信號(hào)和電壓數(shù)字信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算，得到瞬時(shí)功率，并輸出給低通濾波器406。
低通濾波器406用于接收來(lái)自乘法器405的瞬時(shí)功率，并對(duì)所接收的瞬時(shí)功率進(jìn)行濾波后，輸出給數(shù)頻轉(zhuǎn)換單元407。
數(shù)頻轉(zhuǎn)換單元407用于將來(lái)自低通濾波器406的瞬時(shí)功率轉(zhuǎn)換為脈沖形式輸出。
其中，直流計(jì)算單元402輸出到減法器403的直流分量，在更新之前，一直輸出上次計(jì)算的直流分量值。
上述過程在電壓通路中實(shí)現(xiàn)時(shí)，功能和原理是一樣的。
對(duì)于直流計(jì)算單元402的具體實(shí)現(xiàn)方式可以有很多種，下面僅以一種具體實(shí)現(xiàn)方式為例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的直流計(jì)算單元402進(jìn)行詳細(xì)描述。
參見圖5，圖5為圖4所示電路中直流計(jì)算單元402具體實(shí)現(xiàn)時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，該直流計(jì)算單元402具體包括采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器501、數(shù)據(jù)累加器502、周期檢測(cè)模塊503以及除法器504。
其中，圖5所示直流計(jì)算單元402的實(shí)現(xiàn)原理為根據(jù)圖2所示的電流信號(hào)示意圖可知，對(duì)于一個(gè)周期T內(nèi)的電流信號(hào)，將該周期T內(nèi)的各電流值進(jìn)行累加，則交流部分會(huì)正負(fù)抵消掉，因而保留該周期T內(nèi)的直流分量部分，如圖中ABCD所表示的面積，用該面積除以邊長(zhǎng)AB，得到直流分量的值Idc。基于該原理，可以對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的電流值進(jìn)行累加，也可以對(duì)多個(gè)周期內(nèi)的電流值進(jìn)行累加，只要所累加的電流值為整數(shù)個(gè)周期，則交流部分便可正負(fù)抵消掉。同理，對(duì)于電壓信號(hào)同樣適用。
實(shí)際應(yīng)用中，由于通常是對(duì)電流或電壓的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理的，如經(jīng)過電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401后的電流信號(hào)為電流數(shù)字信號(hào)，而電流數(shù)字信號(hào)一般為離散值，也稱每個(gè)離散值為采樣點(diǎn)，因此需要對(duì)整數(shù)個(gè)周期內(nèi)的每個(gè)離散值進(jìn)行數(shù)值累加，同時(shí)記錄下離散值的個(gè)數(shù)，最后用整數(shù)個(gè)周期內(nèi)的累加值除以該累加值對(duì)應(yīng)的數(shù)值個(gè)數(shù)，得到直流分量。
下面對(duì)直流計(jì)算單元402中的各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)描述。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器501用于對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401輸出的數(shù)字信號(hào)的離散個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果輸出到除法器504；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊503的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)清零。
數(shù)據(jù)累加器502用于接收來(lái)自模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401的數(shù)字信號(hào)，對(duì)所接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行累加，并將累加結(jié)果輸出到除法器504；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊503的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)累加結(jié)果清零。
周期檢測(cè)模塊503用于對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，當(dāng)輸出的數(shù)字信號(hào)的整周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器504發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器501和數(shù)據(jù)累加器502發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零。
除法器504用于接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊503的控制信號(hào)，根據(jù)該控制信號(hào)，接收來(lái)自數(shù)據(jù)累加器502的累加結(jié)果和來(lái)自采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器501的計(jì)數(shù)結(jié)果，并進(jìn)行除法運(yùn)算，將累加結(jié)果除以計(jì)數(shù)結(jié)果，得到直流分量輸出到減法器403。
其中，采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器501和數(shù)據(jù)累加器502將各自的計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)輸出到除法器504，但除法器504并不是每次都接收，而只有除法器504接收到來(lái)自周期檢測(cè)模塊503的控制信號(hào)時(shí)，才打開開關(guān)，接收來(lái)自采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器501和數(shù)據(jù)累加器502的計(jì)算結(jié)果。除法器504輸出給減法器403的直流分量，在更新之前，一直輸出上次計(jì)算的直流分量值。
對(duì)于上述圖5所示直流計(jì)算單元402中各模塊的詳細(xì)描述中，若模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元時(shí)，則相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)為電流數(shù)字信號(hào)；若模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元時(shí)，則相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)為電壓數(shù)字信號(hào)。且該數(shù)字信號(hào)中為含有直流分量的數(shù)字信號(hào)。
對(duì)于周期檢測(cè)模塊503的實(shí)現(xiàn)方式也可以有很多種，如可以通過對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)判斷是否是整個(gè)周期，如對(duì)于剛開始時(shí)，從第一個(gè)零點(diǎn)開始計(jì)數(shù)，如進(jìn)行數(shù)據(jù)累加及采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)，一直到再出現(xiàn)兩個(gè)零點(diǎn)時(shí)，為一個(gè)整周期，若預(yù)先設(shè)置采用多個(gè)整周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行直流計(jì)算，則可繼續(xù)累加零點(diǎn)，每出現(xiàn)兩個(gè)零點(diǎn)為一個(gè)周期，從而得到周期個(gè)數(shù)。此外，還可以通過對(duì)最大峰值進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方法與零點(diǎn)檢測(cè)時(shí)類似，后續(xù)累加時(shí)，每出現(xiàn)兩個(gè)最大峰值為一個(gè)周期，從而也可以得到周期個(gè)數(shù)。同理，也可以通過對(duì)最小峰值進(jìn)行檢測(cè)等。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可預(yù)先設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，該檢測(cè)點(diǎn)可以為零點(diǎn)、最大峰值或最小峰值等具有特征的點(diǎn)，通過對(duì)預(yù)先設(shè)置的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)并計(jì)數(shù)，從而可以得到周期的個(gè)數(shù)。
同樣以電流通路中的直流計(jì)算單元402為例，對(duì)該直流計(jì)算單元402中的周期檢測(cè)模塊503進(jìn)行詳細(xì)描述。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，周期檢測(cè)模塊503可具體包括檢測(cè)子模塊和周期計(jì)數(shù)器。
其中，檢測(cè)子模塊用于對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到預(yù)設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)。
周期計(jì)數(shù)器用于根據(jù)接收到的所述通知信號(hào)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行累加，當(dāng)用檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)表示的周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零。
其中，檢測(cè)子模塊可以為過零檢測(cè)子模塊，用于對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過零檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到零點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)。其中，零點(diǎn)并非是絕對(duì)為零的點(diǎn)，而是與零最接近的點(diǎn)，因?yàn)閷?shí)際采樣的點(diǎn)數(shù)并非都是正好在絕對(duì)零點(diǎn)采樣。
此外，檢測(cè)子模塊還可以為最大峰值檢測(cè)子模塊，或者最小峰值檢測(cè)子模塊等。
同理，若模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元時(shí)，則相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)為電流數(shù)字信號(hào)；若模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元時(shí)，則相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)為電壓數(shù)字信號(hào)。
為了使直流計(jì)算單元402計(jì)算出的直流分量更加準(zhǔn)確，還可以在圖4所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)低通濾波器408，用于濾除高頻噪聲。如圖6所示，圖6為本發(fā)明實(shí)施例中添加低通濾波器后的去直流電路的結(jié)構(gòu)示意圖。該低通濾波器408設(shè)置在模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401和直流計(jì)算單元402之間，用于接收來(lái)自模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401的數(shù)字信號(hào)，對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行低通濾波后輸出給直流計(jì)算單元402，由直流計(jì)算單元402對(duì)經(jīng)低通濾波器濾波之后的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行計(jì)算直流分量的操作。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可由直流計(jì)算單元402內(nèi)部的采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器501、數(shù)據(jù)累加器502以及周期檢測(cè)模塊503分別對(duì)經(jīng)低通濾波器濾波之后的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行所述計(jì)數(shù)、累加及周期檢測(cè)操作。
同樣，若模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元時(shí)，則相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)為電流數(shù)字信號(hào)；若模數(shù)轉(zhuǎn)換單元401為電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元時(shí)，則相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)為電壓數(shù)字信號(hào)。
對(duì)于圖6所示的電路結(jié)構(gòu)示意圖，還可以單獨(dú)作為去直流電路。同樣單獨(dú)作為去直流電路時(shí)，對(duì)于圖6所示的電路結(jié)構(gòu)示意圖，設(shè)置低通濾波器408為較佳實(shí)施方案，如果需要計(jì)算其中所含直流分量的數(shù)字信號(hào)為已經(jīng)去除高頻噪聲之后的數(shù)字信號(hào)，則可不用設(shè)置低通濾波器408。
對(duì)于圖5所示直流計(jì)算單元402，其電路結(jié)構(gòu)圖也可以單獨(dú)作為直流計(jì)算電路。并且，進(jìn)一步地，可將低通濾波器408設(shè)置在該直流計(jì)算電路中，其連接關(guān)系可與圖6所示去直流電路中一樣。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種去直流電能計(jì)量電路，包括兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、乘法器、低通濾波器以及數(shù)頻轉(zhuǎn)換單元，其特征在于，該電路還包括直流計(jì)算單元和減法器，其中，直流計(jì)算單元，用于計(jì)算一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器；減法器，用于接收來(lái)自所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)和來(lái)自直流計(jì)算單元的直流分量，并進(jìn)行減法運(yùn)算，將減去直流分量的數(shù)字信號(hào)輸出給乘法器。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述直流計(jì)算單元包括采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)累加器、周期檢測(cè)模塊以及除法器，其中，采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)的離散個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果輸出到除法器；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)清零；數(shù)據(jù)累加器，用于接收來(lái)自所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)，對(duì)所接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行累加，并將累加結(jié)果輸出到除法器；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)累加結(jié)果清零；周期檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，當(dāng)輸出的數(shù)字信號(hào)的整周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零；除法器，用于接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的控制信號(hào)，根據(jù)該控制信號(hào)，接收來(lái)自數(shù)據(jù)累加器的累加結(jié)果和來(lái)自采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果，并進(jìn)行除法運(yùn)算，將累加結(jié)果除以計(jì)數(shù)結(jié)果，得到直流分量輸出到減法器。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述周期檢測(cè)模塊包括檢測(cè)子模塊和周期計(jì)數(shù)器，其中，檢測(cè)子模塊，用于對(duì)所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到預(yù)設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；周期計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)接收到的所述通知信號(hào)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行累加，當(dāng)用檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)表示的周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述檢測(cè)子模塊為過零檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為零點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；或者所述檢測(cè)子模塊為最大峰值檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為最大峰值時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；或者所述檢測(cè)子模塊為最小峰值檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為最小峰值時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)。
5.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述周期計(jì)數(shù)器進(jìn)一步用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置為至少一個(gè)周期個(gè)數(shù)的周期個(gè)數(shù)值。
6.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，該電路進(jìn)一步包括低通濾波器，位于所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和直流計(jì)算單元之間，用于接收來(lái)自所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)，對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行低通濾波后輸出給直流計(jì)算單元。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，所述直流計(jì)算單元為電流直流計(jì)算單元，所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述數(shù)字信號(hào)為電流數(shù)字信號(hào)，所述直流分量為電流直流分量；或者所述直流計(jì)算單元為電壓直流計(jì)算單元，所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述數(shù)字信號(hào)為電壓數(shù)字信號(hào)，所述直流分量為電壓直流分量。
8.一種去直流電路，其特征在于，該電路包括直流計(jì)算單元和減法器，其中，直流計(jì)算單元，用于計(jì)算含有直流分量的數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器；減法器，用于接收含有直流分量的數(shù)字信號(hào)和來(lái)自直流計(jì)算單元的直流分量，并進(jìn)行減法運(yùn)算，將減去直流分量的數(shù)字信號(hào)輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的電路，其特征在于，所述直流計(jì)算單元包括采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)累加器、周期檢測(cè)模塊以及除法器，其中，采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)的離散個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果輸出到除法器；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)清零；數(shù)據(jù)累加器，用于接收所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)，對(duì)所接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行累加，并將累加結(jié)果輸出到除法器；接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的清零信號(hào)，并根據(jù)清零信號(hào)對(duì)累加結(jié)果清零；周期檢測(cè)模塊，用于對(duì)所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)，當(dāng)輸出的數(shù)字信號(hào)的整周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零；除法器，用于接收來(lái)自周期檢測(cè)模塊的控制信號(hào)，根據(jù)該控制信號(hào)，接收來(lái)自數(shù)據(jù)累加器的累加結(jié)果和來(lái)自采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果，并進(jìn)行除法運(yùn)算，將累加結(jié)果除以計(jì)數(shù)結(jié)果，得到直流分量輸出到減法器。
10.如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，所述周期檢測(cè)模塊包括檢測(cè)子模塊和周期計(jì)數(shù)器，其中，檢測(cè)子模塊，用于對(duì)所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到預(yù)設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；周期計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)接收到的所述通知信號(hào)，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行累加，當(dāng)用檢測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)表示的周期個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的周期個(gè)數(shù)值時(shí)，向除法器發(fā)送控制信號(hào)，同時(shí)向采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)累加器發(fā)送清零信號(hào)，并對(duì)自身計(jì)數(shù)進(jìn)行清零。
11.如權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述檢測(cè)子模塊為過零檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為零點(diǎn)時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；或者所述檢測(cè)子模塊為最大峰值檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為最大峰值時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)；或者所述檢測(cè)子模塊為最小峰值檢測(cè)子模塊，用于在預(yù)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)為最小峰值時(shí)，向周期計(jì)數(shù)器發(fā)送通知信號(hào)。
12.如權(quán)利要求10所述的電路，其特征在于，所述周期計(jì)數(shù)器進(jìn)一步用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置為至少一個(gè)周期個(gè)數(shù)的周期個(gè)數(shù)值。
13.如權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，該電路進(jìn)一步包括低通濾波器，位于所述直流計(jì)算單元前面，用于接收所述含有直流分量的數(shù)字信號(hào)，對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行低通濾波后輸出給直流計(jì)算單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去直流電能計(jì)量電路，包括兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、乘法器、低通濾波器以及數(shù)頻轉(zhuǎn)換單元，此外，還包括直流計(jì)算單元和減法器。其中，直流計(jì)算單元用于計(jì)算一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)中的直流分量，將所計(jì)算出的直流分量輸出給減法器；減法器用于接收來(lái)自所述一路模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字信號(hào)和直流計(jì)算單元計(jì)算出的直流分量，并進(jìn)行減法運(yùn)算，將減去直流分量后的數(shù)字信號(hào)輸出。此外，本發(fā)明還公開了一種去直流電路。能夠有效去除直流，從而可消除V
文檔編號(hào)G01R11/50GK1963541SQ20061016104
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者范志軍 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司