CN102047558B

CN102047558B - 用于确定周期性信号的直流分量的方法

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Publication number: CN102047558B
Application number: CN200980119723.0A
Authority: CN
Inventors: J.哈拉克
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: AT506857B1; EP2286512B1; AT506857A1; CN102047558A; EP2286512A2; WO2009144129A2; US8587289B2; US20110068770A1; WO2009144129A3; ATE552653T1

Abstract

一种用于确定周期性信号的直流分量的方法，其中抑制由于该信号的电平改变造成的直流分量值。

Description

用于确定周期性信号的直流分量的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定周期性信号的直流分量的方法。

背景技术

周期性信号u的直流分量

（直流值）根据下式作为信号u在周期T的范围内的积分而被计算出：

。

因此，当周期时长范围内的正信号－时间面积和负信号时间－面积相互抵消时，信号不包含直流分量。这是所谓的交变电压的情况。

在技术应用中，信号的直流值的确定是常见的任务。该任务常常通过使用替代于积分而将相加用于直流值确定的方法来解决。

因此，直流分量

通过下式来确定：

其中信号u在周期时长T范围内的连续积分转变为信号－时间增量面积

上的求和。

根据该方法的直流值确定的精确度尤其是与时间增量的大小有关，其中寻求尽可能小的时间增量

。

常常被用于确定直流分量的方法借助于积分器将输入信号在整周期时长T的范围内积分（相加）。在整周期时长T以后被存储在积分器中的值是该周期的直流分量。随着下一周期的时间开始，积分器被复位（所存储的值被清除），并且测量重新开始。利用该方法，每个单独周期的直流分量被确定。

但是如果需要确定直流分量的信号的幅度在确定期间改变（上升或降低），则该直流分量确定方法在幅度改变期间显示直流分量，因为在这种情况下，每个在时间上跟随在后的半波都比前面的具有相反极性的半波具有更大（或更小）的幅度。正半波和负半波在幅度改变期间各不相等，使得由该直流分量确定方法根据电平的上升或下降在哪个半周期（正还是负）的时刻开始而在幅度升高的情况下确定负的直流分量并且在幅度减小的情况下确定正的直流分量。该仅仅在幅度改变期间出现的直流分量可能对一定的调节、尤其是逆变器技术中的应用造成不利影响。在逆变器技术中，调节电路尤其是被用于影响输出信号的直流分量，其中调节电路的调节速度高得使得在仅仅少数几个周期时长（通常为50Hz或60Hz电网电压）期间出现的直流值就已经触发调节过程，所述调节过程可能导致调节回路的不期望的波动。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是，说明一种用于确定周期性信号的直流分量的方法，该方法补偿在周期性信号的幅度改变的期间所出现的直流分量。

该任务通过下述方法来解决。有利的扩展方案由本申请其他地方给出。根据本发明的用于确定周期性信号的直流分量的方法，其特征在于：所述周期性信号被输送给两个积分器和周期性识别装置；第一积分器分别在整周期的范围内进行积分，并且第二积分器在错开半个周期的整周期的范围内进行积分，积分的开始时刻由周期性识别装置来控制；两个积分器的输出信号分别在一个周期时长以后被存储在分别被分配的存储装置中，所存储的所述两个积分器的输出信号的值在求和装置中被求和，所得到的和信号表示周期性信号的直流分量。根据本发明的一种用于确定周期性信号的直流分量的半波方法，其中周期性信号被输送给积分器和周期性识别装置，积分器分别在半周期的范围内对周期性信号进行积分，该方法具有下列步骤：1）在周期性信号的每个整周期开始时，将积分器的输出信号输送给第一采样&保持存储装置并且将该输出信号的信号值存储在所述第一采样&保持存储装置中；2）在周期性信号的每个偏移半个周期时长的整周期开始时，将积分器的输出信号输送给第二采样&保持存储装置并且将该输出信号的信号值存储在所述第二采样&保持存储装置中；3）在第一求和装置中对在前述两个方法步骤1）-2）中所获得的信号值求和，以便得到第一和信号值；4）在周期性信号的被偏移0至半周期时长之间的时间间隔的每个整周期开始时，将所述第一和信号值输送给第三采样&保持存储装置并且将所述第一和信号值存储在所述第三采样&保持存储装置中；5）在周期性信号的被偏移半周期时长至整周期时长之间的时间间隔的每个整周期开始时，将所述第一和信号值输送给第四采样&保持存储装置并且将所述第一和信号值存储所述第四采样&保持存储装置中；6）在第二求和装置中对在前述两个方法步骤4）-5）中所获得的和信号值求和，以便得到第二和信号值，并且将所述第二和信号值作为周期性信号的直流分量值输出。根据本发明的另一种用于确定周期性信号的直流分量的半波方法，该方法具有对瞬变阶段的抑制，其中周期性信号被输送给积分器和周期性识别装置，积分器分别在半周期的范围内对周期性信号进行积分，该方法具有下列步骤：1）在周期性信号的每个整周期开始时，将积分器的输出信号输送给第一采样&保持存储装置并且将该输出信号的信号值存储在所述第一采样&保持存储装置中；2）在周期性信号的每个偏移半个周期时长的整周期开始时，将积分器的输出信号输送给第二采样&保持存储装置并且将该输出信号的信号值存储在所述第二采样&保持存储装置中；3）在第一求和装置中对在前述两个方法步骤1）-2）中所存储的信号值求和，以便得到第一和信号值；4）在周期性信号的被偏移0至半周期时长之间的时间间隔的每个整周期开始时，将所述第一和信号值输送给第三采样&保持存储装置并且将所述第一和信号值存储在所述第三采样&保持存储装置中；5）在周期性信号的被偏移半周期时长至整周期时长之间的时间间隔的每个整周期开始时，将所述第一和信号值输送给第四采样&保持存储装置并且将所述第一和信号值存储在所述第四采样&保持存储装置中；6）在第二求和装置中对在前述两个方法步骤5）-6）中所存储的信号值求和，以便得到第二和信号值，并且将所述第二和信号值输送给另一采样&保持存储装置并且将所述第二和信号值存储在所述另一采样&保持采样&保持存储装置中；7）在所述第三和第四采样&保持存储装置中存储的信号值为不同电平的情况下，将存储在所述第三和第四采样&保持存储装置中的信号值输送给比较电路，并且通过比较电路触发定时元件；8）将在所述另一采样&保持存储装置中的所述第二和信号作为周期性信号的直流分量值进行输出，其中在定时元件的运行时间期间对新的第二和信号值在所述另一采样&保持存储装置中的存储进行抑制，并且在定时元件的运行时间开始前最近所存储的第二和信号值在所述定时元件的运行时间内继续作为周期性信号的直流分量值被输出。

根据本发明的主要思想，通过将两个积分器的输出信号相加来确定信号的直流分量，所述积分器二者都处理要确定直流分量的信号，并且其中一个积分器分别在整周期的范围内进行积分并且第二积分器在被偏移半个周期的整周期的范围内进行积分。

为此，要确定直流分量的信号既被引导到两个积分器的输入端又被引导到周期性识别装置。该周期性识别装置确定信号的每个单周期的开始和结束时刻，并且将两个积分器之一控制为使得该积分器分别在信号的整周期的范围内（从周期的开始时刻到周期的结束时刻）对信号进行积分。周期性识别装置将第二积分器控制为使得该第二积分器在整周期的范围内、但时间上偏移半个波地对信号进行积分。为了进行周期性识别，例如可以使用所谓的过零点识别。

因此可以实现的优点是，在信号幅度改变的情况下所出现的直流分量被补偿，并且仅有在恒定的幅度的情况下也通过积分方法所确定的信号直流分量被确定。本发明方法的重要优点在于，在以直流分量的确定为基础的通过在幅度改变时短期出现的直流分量值进行的调节（尤其是在整流器或逆变器应用中）不再促使不必要的并且可能导致调节回路的波动的操纵变量改变。

本发明方法对正弦信号的情况下的应用特别有利，因为在正弦信号的情况下，对周期时长（以及周期开始和结束）的识别可以特别简单地进行。

可以将本发明方法用于任意的周期性信号，同样可以使对信号的周期性的识别与相应的信号相协调。

本发明方法一方面适于借助于离散的电子器件具体地构造实施该方法的电子电路，另一方面也适于借助于软件的实现方式，其中连续积分自然地转变为对时间离散的信号值的处理。通过适当地选择采样频率，也可以在借助于软件的实现方式下实现与离散实施方式等价的解决方案。离散电子器件和软件的任意混合形式同样是可能的。

除了所描述的部件（积分器、周期性识别装置、求和装置）以外，实施本发明方法的电路的具体构造还必须包括如下组件：其在积分过程以后分别使积分器再次复位并且短期地存储（保持&采样）积分器结果（一般被表示成电压电平）。

本发明方法产生表示输入信号的直流分量的输出信号，其中在输入信号的上升或下降幅度的情况下不显示由于所述幅度改变造成的直流分量。但是本发明方法造成在幅度改变开始时在半周期的时间内显示直流分量，因为第二积分器以在时间上错开半个周期的方式工作。

因此，本发明的另一扩展方案规定：在识别出幅度改变的情况下把通过将两个积分器的输出信号相加所形成的表示输入信号的直流分量的信号存储在存储装置中，并且在一定的时长内继续将该信号用作有效的输出信号。为此，两个积分器的所存储的输出信号（分别在一个整周期之后）借助于比较装置（比较器）被彼此相比较。如果存在差，则在上一测量时间（周期时长）内出现了输入信号的幅度改变。在识别出幅度改变的情况下，比较装置控制定时元件（单稳态触发器）。该定时元件在由该定时元件所确定的时长内将存储装置控制为使得该存储装置使被存储在该存储装置中的值（其是最近确定的输入信号的直流分量的值）在该时长内作为输出值保持恒定。由此可以实现的优点是，所确定的直流分量的错误地出现的波动被调节电路阻止，并且该调节电路因此不被促使进行不必要的操纵变量改变。

从现有技术中公知有规定仅仅使用一个积分器的另一方法（半波积分），其中两个半波（正半波和负半波）被该一个积分器分开地积分，并且第一半波（例如正半波）在第二半波的结果已经被确定并且同样被存储在另一存储装置中以前一直被存储在存储装置（采样&保持）中。接着，存储在两个存储装置中的结果被彼此相加，并且因此整个周期的直流分量被确定。该方法比利用对整个周期进行积分的积分器的方法快半个周期时长地确定直流分量。该方法同样在幅度改变期间显示出交替的直流值。本发明方法的另一实施方式对该半波积分方法进行改进，其中设置有两个附加存储装置（采样&保持），所述附加存储装置作为输入信号获得半波积分方法的输出信号，并且所述存储装置之一以0至周期时长的四分之一之间的延迟获得并存储输入信号，所述存储装置之中的另一个以周期时长的四分之一至一半之间的延迟获得并存储输入信号。表示待研究信号的直流分量的输出信号通过对两个（附加）存储装置的输出信号求和被形成。

由此可以实现的优点是，一方面能够使用更快速地确定直流分量的半波积分方法，而且在幅度改变的情况下不显示出交替的直流分量，并且基于该测量值的调节不促使不必要的操纵变量改变。

但是该改进的半波积分方法导致在幅度改变开始时在半周期的时间内显示出直流分量。因此，在本发明的另一扩展方案中规定：在识别出幅度改变的情况下把通过将两个（附加）存储装置的输出信号相加所形成的表示输入信号的直流分量的信号存储在另一存储装置中，并且在一定的时长内继续将该信号用作有效的输出信号。为此，两个存储装置的所存储的输出信号（分别在一个整周期之后）借助于比较装置（比较器）被彼此相比较。如果存在差，则在上一测量时间（周期时长）内出现了输入信号的幅度改变。在识别出幅度改变的情况下，比较装置控制定时元件（单稳态触发器）。该定时元件在由该定时元件所确定的时长内将存储装置控制为使得该存储装置使被存储在该存储装置中的值（其是最近确定的输入信号的直流分量的值）在该时长内作为输出值保持恒定。由此可以实现的优点是，所确定的直流分量的错误地出现的波动被调节电路阻止，并且该调节电路因此不被促使进行不必要的操纵变量改变，其中保留迅速反应的半波积分方法的优点。

此外有利的是，借助于计算机、尤其是借助于所谓的微控制器来实施本发明方法。实施该方法的组件良好地适于借助于微控制器来实施，因为在该实施方式中，尤其是所使用的积分器和存储装置（采样&保持）不具有否则不可避免的公差和信号损失。

附图说明

图1示例性地示出了根据积分方法的直流分量确定电路的框图。

图2示例性地示出了在没有直流分量的输入信号的情况下根据积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图3示例性地示出了在具有直流分量的输入信号的情况下根据积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图4示例性地示出了在具有上升幅度的输入信号的情况下根据积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图5示例性地示出了在具有下降幅度的输入信号的情况下根据积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图6示例性地示出了在具有上升幅度和直流分量的输入信号的情况下根据积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图7示例性地示出了根据本发明的具有两个在时间上彼此分别错开半个周期工作的积分器的直流分量确定电路的框图。

图8示例性地示出了在具有上升幅度的输入信号的情况下根据图7所示方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图9示例性地示出了在具有下降幅度的输入信号的情况下根据图7所示方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图10示例性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号的情况下根据图7所示方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图11示例性地示出了在具有下降幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号的情况下根据图7所示方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图12示例性地示出了图7中那样的被扩展为具有用于抑制瞬变脉冲（Einschwingimpuls）的装置的本发明直流分量确定电路的框图。

图13示例性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号的情况下根据图7所示方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图14示例性地示出了根据半波积分方法的直流分量确定电路的框图。

图15示例性地示出了在没有直流分量的输入信号的情况下根据半波积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图16示例性地示出了在没有直流分量的具有上升幅度的输入信号的情况下根据半波积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图17示例性地示出了在没有直流分量的具有下降幅度的输入信号的情况下根据半波积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图18示例性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号的情况下根据半波积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图19示例性地示出了根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路的框图。

图20示例性地示出了在具有上升幅度的输入信号的情况下根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图21示例性地示出了在具有下降幅度的输入信号的情况下根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图22示例性和示意性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号的情况下根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图23示例性地示出了在具有下降幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号的情况下根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图24示例性地示出如图19中那样的被扩展为具有用于抑制瞬变脉冲的装置的本发明直流分量确定电路的框图。

图25示例性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号的情况下如图24中那样的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

具体实施方式

附图中所示的信号变化曲线示例性地用于阐述本发明方法，特别是在信号曲线中所说明的电压值仅仅用于阐述得更加清楚。在示出信号变化曲线的所有附图中，水平轴都表示时间。本发明方法适用于输入信号的任何电平和频率。

图1示例性和示意性地示出了根据从现有技术中公知的积分方法的直流分量确定电路的框图。输入信号ES被引导到积分器100和周期性识别装置200的输入端。周期性识别装置200识别输入信号ES的每个单独周期的开始，并且在每个周期开始的时刻借助于脉冲发送器400控制存储装置300，所述存储装置300存储该时刻在积分器100的输出端处所输出的电平并且将该电平作为输出信号DC保持，其中所述电平表示输入信号ES的上一个过去的周期的直流分量。

脉冲发送器400在每个整周期开始时刻控制延迟电路500，所述延迟电路500借助于触发电路600在时间上直接在积分器100的输出电平被存储在存储装置300中以后使积分器100复位（清除）。因此，用于控制存储装置300的脉冲以及用于使积分器100复位的脉冲在时间上直接彼此相继。

图2示例性和示意性地示出了根据图1的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。没有直流分量的正弦信号ES形成积分器100的输入信号，并且被该积分器100分别在一个周期的范围内积分。积分器100的输出信号形成存储装置300的输入信号，所述存储装置300在由信号采样脉冲确定的时刻存储积分器100的输出信号并且从其一方作为输出信号DC（采样&保持）提供该输出信号。此外，在图2中示出了用于控制存储装置300的信号（采样脉冲）以及用于使积分器100复位的信号（RESET脉冲）。在所示的例子中，存储装置的表示输入信号的直流分量的输出信号DC（采样&保持）在每个时刻都呈现值0。

图3示例性和示意性地示出了在具有正直流分量的正弦输入信号ES的情况下根据图1的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。在所示的例子中，在输入信号的每个周期结束的时刻，在积分器100的输出端处存在正值，所述正值被存储装置300存储。

图4示例性和示意性地示出了在没有直流分量的具有上升幅度的正弦输入信号ES的情况下根据图1的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。示出了正弦输入信号ES，该正弦输入信号ES从某个时刻起具有以恒定的速率上升的电平。由此从该时刻起，每个半周期都具有比前面的半周期更大的幅度的绝对值。因此，积分器100对第一半周期具有比具有相反极性的第二半周期更小的绝对值的信号进行积分。由此在具体的例子中，从输入信号的电平上升的时刻起在积分器100的输出端处出现负值。为简化起见，用于控制存储装置300的信号以及用于使积分器100复位的信号不再被示出。

图5示例性和示意性地示出了在没有直流分量的具有下降幅度的正弦输入信号ES的情况下根据图1的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。由此在这种情况下，从输入信号ES的电平下降的时刻起在积分器100的输出端处、并且由此作为直流值DC出现正值。

图6示例性和示意性地示出了在具有直流分量并且具有上升幅度的正弦输入信号ES的情况下根据图1的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。示出了输入信号ES，该输入信号ES具有幅度的10％的直流分量，并且从某个时刻起具有以恒定的速率上升的电平。利用该输入信号ES，根据图1的直流分量确定电路产生输出信号DC，所述输出信号DC直到电平上升的时刻为止对应于输入信号ES的直流分量。在所示的例子中，在电平上升的开始时刻，输出信号DC下降为负值并且在此之后在每个整周期之后上升。

图7示例性和示意性地示出了具有两个在时间上彼此分别错开半个周期工作的积分器的直流分量确定电路的框图。

应当被确定直流分量的输入信号ES将被引导到两个积分器101、102的输入端以及周期性识别装置200。该周期性识别装置200确定输入信号ES的每个单独周期的开始时刻和结束时刻，并且借助于两个脉冲发送器401、402将两个积分器101、102和两个存储装置301、302控制为使得这些积分器101、102之一分别在输入信号ES的整周期的范围内（从该周期的开始时刻到该周期的结束时刻）对输入信号ES积分，并且所述两个积分器101、102之中的另一个同样在该信号的整周期的范围内、但是在时间上错开半个周期地对输入信号ES积分。

两个存储装置301、302在由相应的脉冲发送器整周期401、402预先给定的时刻存储被分配给所述存储装置的积分器101、102的输出端处所输出的电平。所述两个被存储在存储装置301、302中的电平借助于求和电路S被相加并且该和电平是输入信号ES的直流分量DC。

两个积分器301、302的复位（清除）在如在图1中所示的电路中那样进行。

图8示例性和示意性地示出了在没有直流分量的具有上升幅度的正弦输入信号ES的情况下根据图7的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

两个积分器301、302的输出信号显示出相同的信号变化曲线，但是彼此偏移半个周期并且被逆转。两个信号采样&保持1和采样&保持2在求和电路S中被相加并且形成输出信号DC，所述输出信号DC在具有上升幅度的输入信号ES的情况下也在瞬变时间（Einschwingszeit）以后不再具有直流分量。

图9示例性和示意性地示出了在没有直流分量的具有下降幅度的正弦输入信号ES的情况下根据图7的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

在这种情况下，同样在瞬变时间以后产生不具有直流分量的输出信号DC。

图10示例性和示意性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号ES的情况下根据图7的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。示出了如下的输入信号ES：其具有幅度的10％的直流分量，并且从某个时刻起具有以恒定的速率上升的电平。根据图7的直流分量确定电路作为输出信号DC（存储器电路301、302（采样&保持1和采样&保持2）中所存储的电平的和）而提供如下的信号：该信号直到输入信号ES的电平上升的时刻为止对应于输入信号ES的直流分量，并且从输入信号ES的电平上升的时刻起在瞬变时间以后同样对应于输入信号ES的直流分量DC。在图10中，在该输出信号的图示中示出了输入信号的直流分量（幅度的10％）的变化曲线。除了瞬变过程的时间间隔，本发明电路的输出信号都对应于该直流分量。

图11示例性和示意性地示出了在具有下降幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号ES的情况下根据图7的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。示出了如下的输入信号：其具有幅度的10％的直流分量并且从某个时刻起具有以恒定的速率下降的电平。在这种情况下，显示出输出信号的与图10中所示的情况相当的特性。

图12示例性和示意性地示出了具有两个在时间上彼此分别错开半个周期工作的积分器并且具有对瞬变阶段的抑制的直流分量确定电路的框图。

图12中所示的电路对应于图7中所示的电路，并且被扩展为具有用于抑制瞬变阶段（瞬变脉冲）的装置。为此，通过将两个积分器301、302的输出信号相加所形成的表示输入信号的直流分量的信号在识别出幅度改变的情况下被存储到另一存储装置303（采样&保持3）中，并且在瞬变过程的时间间隔内继续作为表示输入信号的直流分量的输出信号DC被输出。比较装置700将两个存储装置301、302的输出电平彼此相比较并且在存在差的情况下控制定时元件800（单稳态触发器（Mono Flip Flop）），所述单稳态触发器800在该定时元件800所确定的时长内促使第三存储装置303继续输出存储在该第三存储装置303中的值作为输出信号DC。

图13示例性和示意性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号ES的情况下根据图12的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。示出了如下的输入信号ES：其具有幅度的10％的直流分量并且从某个时刻起具有以恒定的速率上升的电平。定时元件800（单稳态触发器）的输出信号示出了直到输入信号的电平上升的开始时都恒定的值，并且在输入信号ES的电平上升的时刻在由该定时元件800所确定的时长内回到值0。由此在由定时元件800所确定的该时长内，第三存储装置300对新的输入电平的采用和存储被阻塞，并且直到输入信号ES的电平上升时刻被输出的表示输入信号ES的直流分量的输出信号DC在由定时元件800所确定的该时长内被继续输出。

图14示例性和示意性地示出了根据半波积分方法的直流分量确定电路的框图。

输入信号ES被引导到积分器103和周期性识别装置200的输入端。积分器103分别在输入信号ES的半周期内对输入信号ES进行积分，并且直接在每个半周期结束以后被复位（清除）。积分器103的输出信号被引导到两个存储装置301、302，并且被这些存储装置301、302存储，其中存储装置302在每个整周期的开始时刻存储积分器103的输出信号，并且第二存储装置301在输入信号ES的每个被偏移半个周期的整周期的开始时刻存储积分器103的输出信号。被存储在两个存储装置301、302中的电平在求和电路S中被相加，该和信号DC表示输入信号ES的直流分量。对存储装置301、302的控制借助于两个脉冲发送器401、402进行，其中脉冲发送器401在输入信号ES的每个整周期每次开始时控制被分配给其的存储装置302，第二脉冲发送器402在每个在时间上与其偏移半个周期的整周期开始时控制被分配给其的存储装置301。脉冲发送器403借助于延迟电路500和复位脉冲发送器600直接在每个半周期结束后使积分器103复位（清除存储在积分器103中的电平）。

图15示例性和示意性地示出了在没有直流分量的输入信号ES的情况下根据图14的根据半波积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

积分器103的输出信号是输入信号ES的积分，其中积分器103在每个半周期以后被复位。两个存储装置301、302存储两个半周期的积分过程的相应结果。在没有直流分量的正弦输入信号ES的具体情况下，两个半周期的两个积分结果具有相同的绝对值但是相反的极性。由此，表示直流分量的和信号DC（采样&保持1＋采样&保持2）具有值0，其中出现由于积分器103的存储时刻与清除时刻之间的不可避免的时间延迟造成的该信号的最小波动。

图16示例性和示意性地示出了在具有上升幅度的没有直流分量的输入信号ES的情况下根据图14的根据半波积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

示出了从某个时刻起具有以恒定的速率上升的电平的输入信号ES。

在这种情况下，表示输入信号的直流分量的和信号DC（采样&保持1＋采样&保持2）从输入信号ES的电平上升的开始时刻起具有矩形变化曲线，该矩形变化曲线具有输入信号ES的频率。

图17示例性和示意性地示出了在具有下降幅度的没有直流分量的输入信号ES的情况下根据图14的根据半波积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

示出了从某个时刻起具有以恒定的速率下降的电平的输入信号ES。

在这种情况下，表示输入信号的直流分量的和信号DC（采样&保持1＋采样&保持2）从输入信号ES的电平上升的开始时刻起具有矩形变化曲线，该矩形变化曲线具有输入信号ES的频率。该矩形信号的相位与图16中所示的信号变化曲线相比被偏移输入信号ES的半个周期时长。

图18示例性和示意性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号ES的情况下根据图14的根据半波积分方法的直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

示出了如下的输入信号ES：其具有幅度的10％的直流分量并且从某个时刻起具有以恒定的速率上升的电平。

在这种情况下，表示输入信号的直流分量的和信号DC（采样&保持1＋采样&保持2）显示出矩形变化曲线，该矩形变化曲线在电平方面被偏移了输入信号ES的直流分量的相应值。

图19示例性和示意性地示出了根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路的框图。

在图19中，图14中所示的根据半波积分方法的电路被扩展为具有两个另外的存储装置303、304、两个延迟电路501、502以及求和电路S2。表示输入信号ES的直流分量的输出信号DC借助于所述另外的求和电路S2从所述另外的存储装置303、304（采样&保持3＋采样&保持4）的输出信号中被形成。所述两个另外的存储装置303、304（采样&保持3＋采样&保持4）的输入信号形成通过对两个存储装置301、302（采样&保持1＋采样&保持2）的输出信号求和所形成的信号。在直流分量确定电路的输入信号ES的每个周期中，所述另外的存储装置之一304在直流分量确定电路的输入信号ES的第一半周期内的任意时刻被控制，并且在该时刻存储被分配给该存储装置的输入信号。所述两个另外的存储装置之中的另一个303在时间上与其偏移直流分量确定电路的输入信号ES的半个周期的时刻（在第二半周期中）被控制，并且在该时刻存储被分配给该存储装置的输入信号。对所述另外的存储装置303、304（采样&保持3＋采样&保持4）的控制由两个延迟电路501、502来进行，其中所述延迟电路501、502分别由脉冲发送器401、402之一来控制。

图20示例性和示意性地示出了在具有上升幅度的输入信号ES的情况下根据图19的根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

示出了从某个时刻起具有以恒定速率上升的电平的周期性正弦输入信号ES。

如关于根据图14的电路所示的信号变化曲线中那样，通过对两个存储装置301、302（采样&保持1＋采样&保持2）的输出信号求和所形成的信号显示出矩形变化曲线。根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的直流分量确定电路的输出信号DC除了短的瞬变阶段以外都显示出值0，其中该输出信号DC通过对所述两个另外的存储装置303、304（采样&保持3＋采样&保持4）求和而被形成。

图21示例性和示意性地示出了在具有下降幅度的输入信号ES的情况下根据图19的根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。示出了从某个时刻起具有以恒定速率下降的电平的周期性正弦输入信号ES。在这种情况下，根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的直流分量确定电路的输出信号DC除了短的瞬变阶段以外都显示出值0，其中该输出信号DC通过对所述两个另外的存储装置303、304（采样&保持3＋采样&保持4）求和而被形成。

图22示例性和示意性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号ES的情况下根据图19的根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

通过对所述两个另外的存储装置303、304（采样&保持3＋采样&保持4）求和所形成的输出信号DC除了短的瞬变阶段以外都遵循输入信号ES的直流分量的值。

图23示例性和示意性地示出了在具有下降幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号ES的情况下根据图19的根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

图24示例性和示意性地示出如图19中那样的根据半波积分方法的具有两个附加存储装置的本发明直流分量确定电路的框图，其中该直流分量确定电路被扩展为具有用于抑制瞬变脉冲的装置。

图25示例性和示意性地示出了在具有上升幅度和该幅度的10％的直流分量的输入信号ES的情况下根据图19的根据半波积分方法的具有两个附加存储装置和用于抑制瞬变脉冲的装置的本发明直流分量确定电路中的信号变化曲线的仿真。

附图标记列表

ES 输入信号

DC 直流值

S 求和装置

S1 第一求和装置

S2 第二求和装置

100 积分器整周期

200 周期性识别装置

300 存储装置

400 脉冲发送器整周期

500 延迟电路复位积分器

501 延迟电路存储装置1

502 延迟电路存储装置2

600 复位脉冲发送器

101 积分器整周期1

102 积分器整周期2

103 积分器半周期

301 存储装置1

302 存储装置2

303 存储装置3

304 存储装置4

305 存储装置5

401 脉冲发送器整周期1

402 脉冲发送器整周期2

403 脉冲发送器半周期

700 比较电路（比较器）

800 定时元件（单稳态触发器）

Claims

1.一种用于确定周期性信号（ES）的直流分量的方法，其特征在于，

所述周期性信号被输送给两个积分器（101，102）和周期性识别装置（200），

第一积分器（101）在整周期的范围内进行积分，并且第二积分器（102）在错开半个周期的整周期的范围内进行积分，所述两个积分器的积分的开始时刻由周期性识别装置（200）来控制，

两个积分器（101，102）的输出信号分别在一个周期时长以后被存储在分别被分配的存储装置（301，302）中，所存储的所述两个积分器的输出信号的值在求和装置（S）中被求和，所得到的和信号表示周期性信号（ES）的直流分量。

2.根据权利要求1所述的用于确定周期性信号（ES）的直流分量的方法，该方法具有对瞬变阶段的抑制，其特征在于，分别被分配给所述两个积分器（101，102）之一的两个存储装置（301，302）的输出信号被输送给比较电路（700）,并且所述两个存储装置（301，302）的输出信号的和信号被存储在另一存储装置（303）中并且作为输出信号被保持，比较电路（700）在所述两个存储装置（301，302）的输出信号出现不同的绝对值的情况下借助于定时元件（800）促使所述另一存储装置（303）在一定的时长内继续输出存储在所述另一存储装置（303）中的输出信号的值。

3.一种用于确定周期性信号（ES）的直流分量的半波方法，其中周期性信号（ES）被输送给积分器（103）和周期性识别装置（200），积分器（103）分别在半周期的范围内对周期性信号（ES）进行积分，该方法具有下列步骤：

1）在周期性信号（ES）的每个整周期开始时，将积分器（103）的输出信号输送给第一采样&保持存储装置（302）并且将该输出信号的信号值存储在所述第一采样&保持存储装置（302）中；

2）在周期性信号（ES）的每个偏移半个周期时长的整周期开始时，将积分器（103）的输出信号输送给第二采样&保持存储装置（301）并且将该输出信号的信号值存储在所述第二采样&保持存储装置（301）中；

3）在第一求和装置（S1）中对在前述两个方法步骤1）-2）中所获得的信号值求和，以便得到第一和信号值；

4）在周期性信号（ES）的被偏移0至半周期时长之间的时间间隔的每个整周期开始时，将所述第一和信号值输送给第三采样&保持存储装置（304）并且将所述第一和信号值存储在所述第三采样&保持存储装置（304）中；

5）在周期性信号（ES）的被偏移半周期时长至整周期时长之间的时间间隔的每个整周期开始时，将所述第一和信号值输送给第四采样&保持存储装置（303）并且将所述第一和信号值存储所述第四采样&保持存储装置（303）中；

6）在第二求和装置（S2）中对在前述两个方法步骤4）-5）中所获得的和信号值求和，以便得到第二和信号值，并且将所述第二和信号值作为周期性信号（ES）的直流分量值输出。

4.一种用于确定周期性信号（ES）的直流分量的半波方法，该方法具有对瞬变阶段的抑制，其中周期性信号（ES）被输送给积分器（103）和周期性识别装置（200），积分器（103）分别在半周期的范围内对周期性信号（ES）进行积分，该方法具有下列步骤：

3）在第一求和装置（S1）中对在前述两个方法步骤1）-2）中所存储的信号值求和，以便得到第一和信号值；

5）在周期性信号（ES）的被偏移半周期时长至整周期时长之间的时间间隔的每个整周期开始时，将所述第一和信号值输送给第四采样&保持存储装置（303）并且将所述第一和信号值存储在所述第四采样&保持存储装置（303）中；

6）在第二求和装置（S2）中对在前述两个方法步骤4）-5）中所存储的信号值求和，以便得到第二和信号值，并且将所述第二和信号值输送给另一采样&保持存储装置（305）并且将所述第二和信号值存储在所述另一采样&保持存储装置（305）中；

7）在所述第三和第四采样&保持存储装置（303，304）中存储的信号值为不同电平的情况下，将存储在所述第三和第四采样&保持存储装置（303，304）中的信号值输送给比较电路（700），并且通过比较电路（700）触发定时元件（800）；

8）将在所述另一采样&保持存储装置（305）中的所述第二和信号值作为周期性信号（ES）的直流分量值进行输出，其中在定时元件（800）的运行时间期间对新的第二和信号值在所述另一采样&保持存储装置（305）中的存储进行抑制，并且在定时元件（800）的运行时间开始前最近所存储的第二和信号值在所述定时元件的运行时间内继续作为周期性信号（ES）的直流分量值被输出。