專(zhuān)利名稱(chēng)：取樣多相電氣裝置的電信號(hào)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于取樣多相電氣裝置的電信號(hào)的方法，所述方法能夠根據(jù)正確相位上的樣本來(lái)校正預(yù)定相位上的樣本，該裝置的每個(gè)相位上的電信號(hào)具有基本周期，并且通過(guò)固定取樣周期來(lái)執(zhí)行取樣。
本發(fā)明還涉及一種用于取樣多相電氣裝置的電信號(hào)的設(shè)備，所述設(shè)備能夠根據(jù)正確相位上的樣本來(lái)校正預(yù)定相位上的樣本，所述設(shè)備包括用于在每個(gè)相位上連續(xù)提供樣本的裝置和處理裝置。
背景技術(shù)：
在多相電氣裝置中，電流、電壓、或任何由此而產(chǎn)生的電量的測(cè)量，例如有效功率、功率因數(shù)、或無(wú)效功率，通常都需要在所述裝置的每個(gè)相位上進(jìn)行取樣?？梢栽谠撗b置的每個(gè)相位上通過(guò)固定取樣周期來(lái)連續(xù)執(zhí)行這種取樣。
在例如某個(gè)相位上的測(cè)量傳感器故障或斷開(kāi)的情況下出現(xiàn)的誤差會(huì)影響這種多相電氣裝置上的測(cè)量。也有可能是由于以下任何一種原因諸如缺少空間或需要限制電纜的數(shù)目，所述裝置的某個(gè)相位不被測(cè)量。在這兩種情況下，正確相位、即其上所獲的樣本具有正確值的相位，能夠區(qū)別于其上樣本的值例如由于以上給出的某個(gè)原因可能不正確的預(yù)定相位。在這種情況下，需要重新構(gòu)造電信號(hào)，或者校正預(yù)定相位的樣本的值。
現(xiàn)有技術(shù)中的取樣方法允許進(jìn)行這樣的校正，但是通常不能夠?qū)⒏呔_度與實(shí)施的簡(jiǎn)單性相協(xié)調(diào)。一般來(lái)說(shuō)，已知的取樣方法要求取樣周期與所述裝置的電信號(hào)的基本周期的同步，和/或其尺寸非常重要的、用于存儲(chǔ)樣本的值的存儲(chǔ)器的實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)中取樣方法的缺點(diǎn)。
本發(fā)明涉及一種用于取樣多相電氣裝置的電信號(hào)的方法，由此根據(jù)正確相位上的樣本來(lái)校正預(yù)定相位上的樣本，所述裝置的每個(gè)相位上的電信號(hào)具有基本周期，通過(guò)預(yù)定取樣周期來(lái)執(zhí)行取樣。本發(fā)明的所述方法包括以下步驟(a)在每個(gè)相位上連續(xù)提供樣本，每個(gè)樣本與取樣指數(shù)和取樣時(shí)間相關(guān)，(b)疊加相同基本周期上的每個(gè)正確相位的至少一部分樣本，將關(guān)于正確相位的第一樣本所定義的相對(duì)時(shí)間與每個(gè)樣本相關(guān)，(c)為每個(gè)正確相位確定界限(limit)，所述界限基本上等于樣本的取樣指數(shù)的值，對(duì)其最小化與所述樣本相關(guān)的相對(duì)時(shí)間和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之差，(d)在每個(gè)正確相位上選擇一序列連續(xù)樣本，該序列的第一樣本具有等于所述界限的取樣指數(shù)，和(e)校正預(yù)定相位的一序列第一連續(xù)樣本，根據(jù)在先前步驟中選擇出的序列的樣本的值來(lái)校正所述序列。
最好地，所述方法包括以下步驟確定對(duì)應(yīng)于任一正確相位的相同基本周期上所疊加的樣本之差的重構(gòu)周期。重構(gòu)周期最好基本上等于以下兩項(xiàng)之差-取樣周期與基本周期期間提供的樣本數(shù)目的乘積，和-基本周期。
根據(jù)本發(fā)明的所述方法的一實(shí)施例，在對(duì)每個(gè)正確相位的迭代處理中同步執(zhí)行涉及疊加和確定界限的步驟。最好地，在迭代處理的每次迭代中，遞增疊加指數(shù)，所述指數(shù)對(duì)應(yīng)于與每個(gè)疊加樣本相關(guān)的相對(duì)時(shí)間的重構(gòu)周期的數(shù)目。最好地，對(duì)每個(gè)正確相位的迭代處理包括以下步驟確定相對(duì)時(shí)間和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之間的、與每個(gè)疊加樣本相關(guān)的校正時(shí)間差，校正時(shí)間差，從而能夠在同一基本周期表示時(shí)間差，所述界限基本上等于樣本的取樣指數(shù)，對(duì)其最小化校正時(shí)間差。最好地，確定與每個(gè)疊加樣本相關(guān)的校正時(shí)間差的步驟包括以下步驟-確定與所述樣本相關(guān)的相對(duì)時(shí)間，-確定所述相對(duì)時(shí)間和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之間的、與所述樣本相關(guān)的時(shí)間差，和-校正所述時(shí)間差，從而將其調(diào)整到相同基本周期。
根據(jù)本發(fā)明的所述方法的一實(shí)施例，在選擇步驟和校正步驟中，所選擇的正確相位的一序列樣本和預(yù)定相位的一序列第一樣本包括其數(shù)目等于在基本周期期間提供的樣本數(shù)目的多個(gè)連續(xù)樣本。
本發(fā)明還涉及一種用于取樣多相電氣裝置的電信號(hào)的設(shè)備，其能夠根據(jù)正確相位上的樣本來(lái)校正預(yù)定相位上的樣本，所述裝置的每個(gè)相位上的電信號(hào)具有基本周期，所述設(shè)備包括用于在每個(gè)相位上連續(xù)提供樣本的裝置，和處理裝置。在根據(jù)本發(fā)明的取樣設(shè)備中，處理裝置通過(guò)以上描述的方法根據(jù)正確相位的樣本對(duì)預(yù)定相位的樣本進(jìn)行校正。


根據(jù)以下僅作為非限制示例給出的、在附圖中表示的本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述，其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加清楚明了。
圖1示出了表示本發(fā)明的方法的實(shí)施例的主要步驟的流程圖。
圖2為了圖解說(shuō)明示例，示出了裝置的一個(gè)正確相位上的電信號(hào)和這個(gè)相位上提供的樣本。
圖3示出了在基本周期上疊加圖2的樣本的例子。
圖4以更詳細(xì)的方式示出了用于三相系統(tǒng)的每個(gè)正確相位的疊加步驟(b)和確定界限Lj的步驟(c)。
圖5示出了本發(fā)明的取樣設(shè)備的實(shí)施例。
圖6示出了本發(fā)明的取樣設(shè)備的轉(zhuǎn)換裝置的輸出幀的示例。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出的本發(fā)明的方法的實(shí)施例包括不同的步驟，由此可以取樣多相裝置的正確相位的電信號(hào)，并且可以校正所述裝置的預(yù)定相位的樣本的值。
預(yù)定相位一般對(duì)應(yīng)于其樣本值不正確的裝置的相位，而不管導(dǎo)致這些值不正確的原因是什么，例如，所述相位上的測(cè)量傳感器故障、斷開(kāi)或不存在。
第一獲取步驟1能夠僅在裝置的正確相位上從所安裝的電流傳感器得到電信號(hào)，即，電流I。在其它未示出的實(shí)施例中，該獲取步驟也可以在裝置的所有相位上進(jìn)行獲取，預(yù)定相位的樣本的值是本發(fā)明的方法要校正的目標(biāo)。
正確相位意味著其樣本的值原本就正確的相位，或者代表在所述相位上測(cè)量的電信號(hào)。在實(shí)施本發(fā)明的方法的多相裝置中，除了預(yù)定相位之外的裝置的所有相位都稱(chēng)為正確相位。在某些情況下，預(yù)定相位的樣本可能是正確的，從而所述方法能夠確認(rèn)或驗(yàn)證預(yù)定相位的樣本的值。
然后在模擬處理步驟2中發(fā)送每個(gè)正確相位的電信號(hào)I，在這種情況下涉及低通模擬濾波，在此期間處理這些電信號(hào)從而消除高頻分量。通常使用的低通濾波器包含足夠高的截止頻率以消除電信號(hào)的噪聲。
在模擬處理2之后，在步驟(a)中取樣電信號(hào)，其中在每個(gè)相位上連續(xù)提供電流樣本IK。在圖1的流程圖中通過(guò)標(biāo)號(hào)為3的功能框來(lái)表示這個(gè)步驟(a)。取樣是通過(guò)固定取樣周期Te來(lái)執(zhí)行的，無(wú)需與電信號(hào)的基本周期Ts的任何同步。取樣周期Te通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于基本周期Ts，并且常常例如滿(mǎn)足香農(nóng)標(biāo)準(zhǔn)，即，每個(gè)相位上的基本周期Ts與取樣周期之比至少等于2。取樣步驟通常包括數(shù)字轉(zhuǎn)換。
在每個(gè)相位上以循環(huán)的方式連續(xù)提供樣本IK。從而每個(gè)樣本與取樣指數(shù)K以及取樣時(shí)間相關(guān)，取樣時(shí)間的值等于指數(shù)K與取樣周期Te的乘積。
從而在取樣之后，足夠數(shù)目的電流樣本IK能夠用于重構(gòu)預(yù)定相位的樣本，或校正所述樣本的值。該足夠樣本的數(shù)目可以對(duì)應(yīng)于旨在實(shí)施取樣方法的取樣設(shè)備的處理單元的存儲(chǔ)容量。在所述方法的后續(xù)步驟中確定具有可接受精確度的、用于校正預(yù)定相位的樣本的值所需的樣本的數(shù)目Nmax。所需樣本的數(shù)目Nmax明顯要低于或等于取樣設(shè)備的處理單元的存儲(chǔ)器中可存儲(chǔ)的樣本的數(shù)目。
在其它實(shí)施例中，提供樣本的步驟3可以是簡(jiǎn)單獲取存儲(chǔ)器中已存儲(chǔ)的樣本，并且在這種情況下構(gòu)成這種方法的第一步驟。
然后，將電信號(hào)的樣本IK發(fā)送到電信號(hào)的基本周期Ts的確定步驟4。可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方式來(lái)確定基本周期Ts。確定基本周期Ts的步驟是可選的，在基本周期對(duì)應(yīng)于電源系統(tǒng)的已知頻率的倒數(shù)(inverse)時(shí)可以取消該步驟。
例如，為了確定基本周期Ts，或等于周期的倒數(shù)的基本頻率fs，我們可以依靠我們自己在足夠大的時(shí)間間隔中確定電信號(hào)的周期。這通常開(kāi)始于檢查電壓或電流信號(hào)的每個(gè)樣本的符號(hào)(sign)，并且一旦這個(gè)信號(hào)的符號(hào)改變，則在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于這個(gè)信號(hào)的第一零交叉(zero crossing)的第一時(shí)間t0。為等于2K+1的多個(gè)零交叉重復(fù)該處理，對(duì)應(yīng)于該信號(hào)的K個(gè)已用基本周期Ts，僅保留最后零交叉的時(shí)間，t2K+1。這樣，可以通過(guò)公式Ts=t2K+1-t0K]]>來(lái)確定信號(hào)的基本頻率。
根據(jù)步驟4中確定的基本周期，在本發(fā)明的方法的步驟5中確定在基本周期期間提供的樣本的數(shù)目Ne。一般來(lái)說(shuō)，在基本周期期間提供的樣本的數(shù)目Ne等于1與在基本周期Ts期間整數(shù)個(gè)取樣周期Te的數(shù)目之和。可以通過(guò)以下公式來(lái)確定樣本的數(shù)目NeNe=INT(TsTe),]]>即，通過(guò)基本周期Ts與取樣周期Te之比的默認(rèn)值來(lái)確定整數(shù)部分。需要注意的是，在基本周期Ts期間提供的樣本并不對(duì)應(yīng)于任一相位的連續(xù)樣本，而是對(duì)應(yīng)于所述裝置的每個(gè)相位上連續(xù)提供的樣本。
根據(jù)步驟4中確定的基本周期，在步驟6中確定重構(gòu)周期G。該重構(gòu)周期G對(duì)應(yīng)于同一基本周期上的疊加樣本IK之間的差。疊加同一基本周期上的樣本是本發(fā)明的方法的后續(xù)步驟，涉及定位同一基本周期上正確相位的每個(gè)樣本。下文中以更加詳細(xì)的方式描述了該疊加步驟。步驟6，就其部分而言，能夠預(yù)先確定重構(gòu)周期G，本發(fā)明的方法在后續(xù)的疊加步驟中使用這個(gè)周期。步驟6中確定的重構(gòu)周期G基本上等于取樣周期Te與在基本周期Ts期間提供的樣本的數(shù)目Ne的乘積與基本周期Ts之間的差。從而可以通過(guò)以下公式來(lái)確定重構(gòu)周期G＝Ne*Te-Ts。
根據(jù)步驟4中確定的基本周期，在步驟7中確定具有可接受精確度的、校正預(yù)定相位的樣本的值所需要的樣本數(shù)目Nmax。所需要的樣本的數(shù)目Nmax基本上等于其間進(jìn)行取樣的基本周期的整數(shù)(integer)。例如通過(guò)以下公式Mmax=INT(TmaxTs)-1,]]>根據(jù)總?cè)訒r(shí)間Tmax來(lái)確定這個(gè)數(shù)目。
然后，在所述相位的同一基本周期上疊加步驟3中提供的每個(gè)正確相位的至少一部分樣本。該疊加步驟構(gòu)成本發(fā)明的方法的步驟(b)，其通過(guò)標(biāo)號(hào)為8的功能框表示在圖1的流程圖中。
通過(guò)圖2和圖3中表示的曲線(xiàn)圖來(lái)圖解說(shuō)明疊加步驟。在包括四個(gè)相位，即，P1、P2、P3和空檔(neutral)，的裝置的正確相位，以下稱(chēng)為P1，上獲得圖2中示出的電信號(hào)51。系統(tǒng)的每個(gè)相位上的電信號(hào)呈現(xiàn)了20ms的基本周期Ts。相對(duì)于等于大約基本周期的四倍的周期上的時(shí)間52來(lái)表示信號(hào)51。所使用的取樣周期Te是6秒。圖2的相鄰點(diǎn)對(duì)應(yīng)于正在進(jìn)行的取樣，從而其通過(guò)等于取樣周期的時(shí)間來(lái)分隔，但是只有黑點(diǎn)表示圖2中所示的相位P1的電信號(hào)的樣本。由于裝置包括四個(gè)相位，所以通過(guò)等于取樣周期Te的四倍的時(shí)間，即，24ms，來(lái)分隔相位P1的信號(hào)的樣本。需要注意的是，這個(gè)示例只是為了解釋說(shuō)明，所選擇的取樣周期Te并不能使香農(nóng)標(biāo)準(zhǔn)得到驗(yàn)證。因此，在時(shí)間0、24、48和72ms分別獲取通過(guò)標(biāo)記為53、57、58和59的黑圈表示的、相位P1的連續(xù)樣本。通過(guò)白圈來(lái)表示其他相位上的取樣。例如，標(biāo)記為54、55和56的白圈表示的取樣表示在相位P2、P3和空檔上連續(xù)執(zhí)行取樣的取樣時(shí)間。
在相同基本周期上疊加相位的樣本涉及為每個(gè)樣本確定相對(duì)時(shí)間，該相對(duì)時(shí)間對(duì)應(yīng)于相對(duì)于基本周期的時(shí)基(time reference)的樣本的時(shí)間位置。一般而言，相對(duì)于所涉及的相位的第一樣本的取樣時(shí)間來(lái)定義時(shí)基。
因此在圖2和3所圖解說(shuō)明的情況下，時(shí)基是相位P1的電信號(hào)的第一樣本53的時(shí)間位置。從而在疊加之后，通過(guò)樣本73在圖3的軸71和72上表示相位P1的信號(hào)的第一樣本53。所以在取樣周期上，這個(gè)樣本構(gòu)成相位P1的這組疊加樣本的第一樣本。相位P1的信號(hào)的第二樣本57就其部分而言，與24ms的取樣時(shí)間、即相位P1的信號(hào)的第二基本周期的時(shí)基后的4ms相關(guān)。因此，第二樣本57通常與4ms的相對(duì)時(shí)間相關(guān)，并且在疊加之后，其通過(guò)樣本74表示在圖3中。同樣地，相位P1的信號(hào)的第三樣本58與48ms的取樣時(shí)間、即相位P1的信號(hào)的第三基本周期的時(shí)基后的8ms相關(guān)。因此，第三樣本58也與8ms的相對(duì)時(shí)間相關(guān)，并且在疊加之后，其通過(guò)樣本75表示在圖3中。通過(guò)類(lèi)似的方法，第四樣本59與12ms的相對(duì)時(shí)間相關(guān)，并且在疊加之后，其通過(guò)樣本76表示在圖3中。
因此，通過(guò)4ms的時(shí)間來(lái)分隔相位P1的樣本，4ms的時(shí)間對(duì)應(yīng)于在圖1的方法的步驟6中確定的重構(gòu)周期。因此，在本發(fā)明的方法的疊加步驟(b)中，或在圖1的實(shí)施例的步驟8中，所給出的相位的每個(gè)樣本都與取樣時(shí)間相關(guān)，并且與相對(duì)時(shí)間相關(guān)，所述相對(duì)時(shí)間基本上等于與重構(gòu)周期G相乘的疊加指數(shù)M的值。因此，圖2中所示的相位P1的連續(xù)樣本53、57、58和59與分別等于1、5、9和1 3的取樣指數(shù)K相關(guān)，并且與分別等于0、1、2和3的疊加指數(shù)M相關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)迭代處理為裝置的每個(gè)正確相位執(zhí)行疊加步驟，在迭代處理中，遞增對(duì)應(yīng)于重構(gòu)周期的數(shù)目的疊加指數(shù)M。
疊加步驟8之后是步驟9，用于確定裝置的每個(gè)正確相位的界限Lj，所述界限等于樣本ILj的取樣指數(shù)K的值，對(duì)其最小化與所述樣本相關(guān)的相對(duì)時(shí)間和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之差。圖1中所示的實(shí)施例的步驟9對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的方法的步驟(c)?？梢酝ㄟ^(guò)遞增疊加指數(shù)M的迭代處理來(lái)執(zhí)行用于確定裝置的每個(gè)正確相位的界限Lj的步驟9。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)遞增疊加指數(shù)M的相同迭代處理為裝置的每個(gè)正確相位執(zhí)行疊加步驟8和確定界限Lj的步驟9。對(duì)應(yīng)于疊加步驟(b)和確定界限Lj的步驟(c)的步驟8和9的迭代處理是根據(jù)圖4中所示的流程圖來(lái)執(zhí)行的。在迭代處理的每次迭代中，遞增疊加指數(shù)M，所述疊加指數(shù)對(duì)應(yīng)于與每個(gè)疊加樣本相關(guān)的相對(duì)時(shí)間的重構(gòu)周期G的數(shù)目。
用于所給出的正確相位和所述正確相位的每個(gè)樣本的迭代處理包括-初始化步驟101，其中通過(guò)規(guī)定疊加指數(shù)M等于1，在所疊加的第二樣本上初始化第一迭代，-確定步驟102和103，用于確定相對(duì)時(shí)間和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之間的、與每個(gè)疊加樣本相關(guān)的校正時(shí)間差J(M)的絕對(duì)值B(M)，校正使其能夠在同一基本周期上表示時(shí)間差，-測(cè)試步驟104，用于確定在步驟102和103中確定的校正時(shí)間差的絕對(duì)值B(M)是否少于第一寄存器中存儲(chǔ)的閾值Bmin，-在步驟104的測(cè)試結(jié)果為肯定時(shí)執(zhí)行的步驟105，在其期間在第二寄存器中存儲(chǔ)疊加指數(shù)M的值Mmin，并且用時(shí)間差B(M)來(lái)替換第一寄存器的值Bmin，-疊加指數(shù)M的遞增步驟106，-測(cè)試步驟107，用于在疊加指數(shù)M大于校正預(yù)定相位的樣本的值所需要的樣本的數(shù)目Nmax時(shí)停止迭代處理，和-步驟108，用于通過(guò)默認(rèn)第二寄存器的值Mmin與基本周期Ts和取樣周期Te相乘的乘積，確定界限Lj基本上等于整數(shù)部分。
更具體地來(lái)說(shuō)，從正確相位的樣本考慮，通過(guò)將重構(gòu)周期G與疊加指數(shù)M相乘來(lái)確定與所述樣本相關(guān)的相對(duì)時(shí)間，從而開(kāi)始用于確定校正時(shí)間差J(M)的步驟102，其中相對(duì)于所述正確相位的第一樣本來(lái)定義所述相對(duì)時(shí)間。
然后，從正確樣本的相同樣本考慮，在相對(duì)時(shí)間，即，重構(gòu)周期G與疊加指數(shù)M的乘積G*M，和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之間確定與所述樣本相關(guān)的時(shí)間差。在具有四個(gè)相位P1、P2、P3和N的裝置的情況下，并且考慮到相位P2是預(yù)定相位，與正確相位P1、P3和N的樣本相關(guān)的時(shí)間差基本上等于乘積G*M與根據(jù)所考慮的相位j而變化的常數(shù)Cj之間的差。對(duì)于相位P1，常數(shù)Cp1等于一倍取樣周期Te，由于預(yù)定相位P2的第一樣本相對(duì)于相位P1的第一樣本滯后一倍重構(gòu)周期，所以取樣周期Te被正向計(jì)數(shù)(counted positively)。對(duì)于相位P3，常數(shù)Cp3等于一倍取樣周期Te，由于預(yù)定相位P2的第一樣本相對(duì)于相位P3的第一樣本提前一倍重構(gòu)周期提前，所以取樣周期Te被負(fù)向計(jì)數(shù)。對(duì)于相位N，常數(shù)CN等于兩倍取樣周期Te，由于預(yù)定相位P2的第一樣本相對(duì)于相位N的第一樣本提前兩倍重構(gòu)周期，所以取樣周期Te被負(fù)向計(jì)數(shù)。因此，在具有四個(gè)相位P1、P2、P3和N的裝置的情況下，并且考慮到相位P2不正確，與正確相位P1、P3和N的樣本相關(guān)的時(shí)間差分別等于G*M-Te、G*M+Te和G*M+2Te。
然后，從正確相位的相同樣本考慮，對(duì)時(shí)間差進(jìn)行校正，從而在同一基本周期上表示這個(gè)差。因此，當(dāng)與樣本相關(guān)的時(shí)間差大于基本周期，通過(guò)確定余數(shù)來(lái)校正所述差，所述余數(shù)對(duì)應(yīng)于將所述差除以基本周期Ts以獲得整數(shù)后的余數(shù)。也可以通過(guò)已知名為模的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)表示這個(gè)余數(shù)，通過(guò)類(lèi)型Mod(a，b)＝a-b*INT(a/b)的公式，函數(shù)INT(a/b)對(duì)應(yīng)于通過(guò)默認(rèn)(by default)a/b的整數(shù)部分。因此，在具有四個(gè)相位P1、P2、P3和N的裝置的情況下，并且考慮到相位P2不正確，與正確相位P1、P3和N的樣本相關(guān)的校正時(shí)間差J(M)分別等于Mod(G*M-Te，Ts)，Mod(G*M+Te，Ts)和Mod(G*M+2Te，Ts)。
通過(guò)圖4的描述在以上具體處理的、涉及疊加和確定界限Lj的步驟8和9之后是步驟10，用于在每個(gè)正確相位上選擇一序列連續(xù)樣本，所述序列的第一樣本具有等于所述界限Lj的取樣指數(shù)K，所述序列的樣本的數(shù)目等于在步驟5中確定的基本周期期間提供的樣本的數(shù)目Ne。圖1中示出的實(shí)施例的步驟10對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的方法的步驟(d)。
用于在每個(gè)正確相位上選擇一序列連續(xù)樣本的步驟10之后是步驟11，用于校正預(yù)定相位的一序列第一連續(xù)樣本，所述序列的樣本的數(shù)目等于在基本周期期間提供的樣本的數(shù)目Ne。根據(jù)在先前步驟9中所選擇的序列的樣本的值來(lái)校正預(yù)定相位的一序列第一樣本。圖1中所示的實(shí)施例的步驟11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的方法的步驟(e)。
在校正步驟(11)或(e)中，可以根據(jù)具有每個(gè)正確相位的一序列連續(xù)樣本的相同等級(jí)的樣本來(lái)校正預(yù)定相位的一序列第一樣本的每個(gè)樣本。實(shí)際上，本發(fā)明的方法能夠在裝置的每個(gè)相位上確定Ne個(gè)連續(xù)樣本的序列，對(duì)其可以認(rèn)為基本上已同時(shí)提供了每個(gè)序列的相同等級(jí)的樣本，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，具有最小化的時(shí)間差?？紤]到約束每個(gè)相位的電信號(hào)的電學(xué)定律(law ofelectricity)，從而可以從在每個(gè)序列上具有相同等級(jí)的這組樣本中，根據(jù)正確相位的其它樣本來(lái)校正預(yù)定相位的樣本。
在圖1的實(shí)施例中，所取樣的電信號(hào)為電流。在這種情況下，已知每個(gè)相位的電流之和等于0。因此，具有相同等級(jí)的每個(gè)序列的電流樣本之和等于0。因此，可以根據(jù)正確相位的樣本來(lái)校正預(yù)定相位的樣本。通過(guò)在預(yù)定相位的一序列樣本的每個(gè)樣本上執(zhí)行校正，從而可以重構(gòu)所述預(yù)定相位的電信號(hào)，即，電流。
在圖5中示出了本發(fā)明的取樣設(shè)備。其上實(shí)施本發(fā)明的設(shè)備的多相裝置是一種四相裝置，即，包括四個(gè)相位，也就是三個(gè)相位P1、P2和P3加上空檔N。圖5中所示的取樣設(shè)備包括用于在每個(gè)相位上連續(xù)提供樣本的裝置201、和處理裝置202。用于提供樣本的裝置201對(duì)其部分而言包括分別適合稱(chēng)為正確相位的相位P1、P3和N的電流傳感器211、213和214。至于相位P2，其不包括電流傳感器，并且由于相位2的電流樣本并未有效對(duì)應(yīng)于代表電流的量，所以將其限定為預(yù)定相位。將傳感器211、213和214分別連接到模擬處理裝置221、223和224。這些處理裝置可以是模擬濾波器，以削弱高頻噪聲并防止電流信號(hào)諧波頻譜的混疊。用于提供樣本的裝置201通常包括數(shù)字轉(zhuǎn)換器231，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器231包括連接到四相裝置的四個(gè)相位的四個(gè)測(cè)量輸入端，用于通過(guò)固定取樣頻率取樣并數(shù)字轉(zhuǎn)換電流信號(hào)。在圖5的情況下，未連接對(duì)應(yīng)于預(yù)定相位P2的轉(zhuǎn)換器的第二輸入端，從而在這個(gè)輸入端進(jìn)行的取樣是不正確的。轉(zhuǎn)換器231包括用于通過(guò)合適的多路復(fù)用裝置以幀的形式來(lái)提供每個(gè)相位的樣本的輸出端。
如圖6所示，數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的輸出幀301包括對(duì)應(yīng)于三相裝置的每個(gè)相位P1、P2、P3和N上的電流的四個(gè)樣本311、312、313和314。在圖6所示的情況下，幀301的每個(gè)樣本持續(xù)了等于基本周期Te的時(shí)間。
處理裝置202通過(guò)以上所述的取樣方法，根據(jù)正確相位的樣本對(duì)預(yù)定相位的樣本進(jìn)行校正。這些處理裝置包括未示出的存儲(chǔ)器模塊，用于存儲(chǔ)每個(gè)相位的電流樣本。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是特別地最小化了處理裝置的存儲(chǔ)器模塊的尺寸。
本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)就是不存在取樣頻率的同步，從而特別地簡(jiǎn)化了處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于取樣多相電氣裝置的電信號(hào)的方法，所述方法能夠根據(jù)正確相位上的樣本校正預(yù)定相位上的樣本，所述裝置的每個(gè)相位(j)上的電信號(hào)具有基本周期(Ts)，通過(guò)固定取樣周期(Te)來(lái)進(jìn)行取樣，所述方法其特征在于包括以下步驟(a)在每個(gè)相位上連續(xù)提供樣本(IK)，每個(gè)樣本與取樣指數(shù)(K)和取樣時(shí)間相關(guān)，(b)疊加相同基本周期上每個(gè)正確相位的至少一部分樣本，將每個(gè)所述樣本與相對(duì)于所述正確相位的第一樣本所定義的相對(duì)時(shí)間相關(guān)，(c)為每個(gè)正確相位確定界限(Lj)，所述界限基本上等于樣本(ILj)的取樣指數(shù)(K)的值，對(duì)其最小化與所述樣本(ILj)相關(guān)的相對(duì)時(shí)間和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之間的差，(d)在每個(gè)正確相位上選擇一序列連續(xù)樣本，所述序列的第一樣本具有等于界限(Lj)的取樣指數(shù)(K)，和(e)校正預(yù)定相位的一序列第一連續(xù)樣本，根據(jù)在先前步驟中所選擇的序列的樣本的值來(lái)校正所述序列。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步驟確定對(duì)應(yīng)于任一正確相位的相同基本周期上的疊加樣本(IK)之間的差的重構(gòu)周期(G)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述重構(gòu)周期(G)基本上等于以下兩項(xiàng)之差-取樣周期(Te)與在基本周期(Ts)期間提供的樣本的數(shù)目(Ne)的乘積，和-基本周期(Ts)。
4.如權(quán)利要求1至3的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于對(duì)于每個(gè)正確相位(j)，在迭代處理中同步執(zhí)行疊加步驟(b)和確定界限(Lj)的步驟(c)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在迭代處理的每次迭代中遞增疊加指數(shù)(M)，所述指數(shù)對(duì)應(yīng)于與每個(gè)疊加樣本相關(guān)的相對(duì)時(shí)間的重構(gòu)周期(G)的數(shù)目。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于對(duì)于每個(gè)正確相位，所述迭代處理包括以下步驟確定相對(duì)時(shí)間和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之間的、與每個(gè)疊加樣本相關(guān)的校正時(shí)間差(102)，校正所述時(shí)間差，從而能夠在同一基本周期中表示時(shí)間差(latter)，所述界限(Lj)基本上等于樣本(ILj)的取樣指數(shù)(K)，對(duì)其最小化校正時(shí)間差。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于確定與每個(gè)疊加樣本相關(guān)的校正時(shí)間差(102)包括以下步驟-確定與所述樣本相關(guān)的相對(duì)時(shí)間(M*G)，-確定所述相對(duì)時(shí)間和與預(yù)定相位的第一樣本相關(guān)的取樣時(shí)間之間的、與所述樣本相關(guān)的時(shí)間差(M*G-Cj)，和-校正所述時(shí)間差，從而將其調(diào)整到相同基本周期(Mod(M*G-Cj))。
8.如權(quán)利要求1至7的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在選擇步驟(d)和校正步驟(e)中，所選擇的正確相位的一序列樣本和預(yù)定相位的一序列第一樣本包括等于在基本周期(Ts)期間提供的樣本的數(shù)目(Ne)的多個(gè)連續(xù)樣本。
9.一種用于取樣多相電氣裝置的電信號(hào)的設(shè)備，所述設(shè)備能夠根據(jù)正確相位上的樣本來(lái)校正預(yù)定相位上的樣本，所述裝置的每個(gè)相位(j)上的電信號(hào)具有基本周期(Ts)，所述設(shè)備包括-用于在每個(gè)相位上連續(xù)提供樣本(IK)的裝置，和-處理裝置，其特征在于所述處理裝置能夠通過(guò)如權(quán)利要求1至8的任一權(quán)利要求所述的方法，根據(jù)正確相位上的樣本來(lái)校正預(yù)定相位上的樣本。
全文摘要
一種用于取樣多相電氣裝置的電信號(hào)的方法，所述方法能夠通過(guò)固定的取樣周期(Te)，根據(jù)正確相位上的樣本來(lái)校正預(yù)定相位上的樣本，所述方法包括以下步驟(a)在每個(gè)相位上連續(xù)提供樣本(I
文檔編號(hào)G01R25/00GK101082642SQ20071010823
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者馬泰·尤拉斯卡 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司