CN103675427A - 涌入电流量测装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一涌入电流量测装置。该装置包括一电流感测单元、一模拟数字转换器、一滤波器、一微控制器及一显示单元。本发明的涌入电流量测装置能藉由使用至少5组取样电流值侦测一涌入电流，且不需依赖一观测起始点以侦测涌入电流的电流值，或一连续侦测时间区段以得到涌入电流的正确测量值。

Description

涌入电流量测装置

技术领域

本发明涉及一种电流量测装置，特别涉及一种涌入电流量测装置，用来量测马达或机电设备的能源供应系统的涌入电流。

背景技术

涌入电流指的是当一电子设备刚开启电源时，最高、瞬间输入的电流值。它常见于马达或机电设备的能源供应系统。当该马达或机电设备开启时，一大电流会瞬时地产生。有时，该涌入电流能比稳态电流高上5至10倍，而该稳态电流仅短暂出现于该马达或机电设备暖机后。能源供应系统的电压值随着涌入电流出现而波动。如果未做好适当保护，该涌入电流会造成整个系统的损坏。

大部分现有技术聚焦于如何避免或降低涌入电流，然而涌入电流的量测方法却付之阙如。在涌入电流的量测方面，因为涌入电流发生的时间难以掌控，量测值变异量相当大。因此，取样次数要多且将最大值定为涌入电流。从而，许多时间需要用于得到正确的数值。在某些传统的瞬时停电设备中，设定的中断定时和实际中断的例子之间有显著差异，影响的结果造成了该例子产生一反电动势。

虽然有观察设备，例如示波器，能用于瞬时地停止一个电源和检查该电源的特性，然而这样一个观察装置只适合于测量迭代波形，并不适合量测仅产生一次的波形。

在这种停电设备里，一切换电流段提供于一商用电源至一动力装置线路间，且藉由开关该切换电流段，该电源关闭或开启。在其间，一高电压施加于外接电源输入端子，该商用电源连接至该外接电源输入端子，且该高电压亦施加于外接电源输出端子，待测的动力装置连接至该外接电源输出端。因此，因为一高压施加于该外接电源输入与输出端子，必要地，在完全地切断该商用电源后，与外接电源输入端子相连的作业会结束，而在完全地切断前面的停电设备切换电流段后，与外接电源输出端子相连的作业会进行。为此，实施些许量测以便操作人员能知晓电力被馈送至该外接电源输入与输出端子，是需要的。但用于该目的的量测至今仍显不甚适当，甚至可能造成意外事故。

换句话说，传统涌入电流量测主要需要侦测涌入电流的电流值的一观察起始点或一连续侦测时段，以得到正确的涌入电流量测值。

举例来说，美国专利第6,628,113号揭露了一种用于准确地量测浪涌电流，如马达开启涌入电流的方法与设备，如图1所示。从电流传感器的一输入信号进行监视，并当输入信号的变化和超过一预定门槛值，就能检测到一个浪涌电流。在一个预定的时间周期内获得的输入信号，是藉由一个快速采样模拟数字转换器而得到，其将输入信号转换成一系列的数字化样本，作为瞬时电流值的代表。这些数值经过处理，以计算平均电流或平方平均值电流，然后将其显示。

从该发明的描述中很明显得知，预设门槛值与时间周期两者缺一不可。然而，在该门槛值找到前，涌入电流可能早已出现。因此，完整且正确的量测涌入电流仍难获得。

因此，用以量测涌入电流，而没有限制门槛值与时间周期的一个较精确的量测装置，急为所需。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中难以精确量测涌入电流的问题，提供一种没有限制门槛值与时间周期的涌入电流量测装置。

依照本发明的一个样态，一种涌入电流量测装置，包含：一电流感测单元，用以接收一电流及产生与该接收的电流成比例的一电压讯号；一模拟数字转换器，电连接于该电流感测单元，用以放大或衰减该电压讯号、将该电压讯号由模拟式转换为数字式，及调整电流取样；一滤波器，电连接于该模拟数字转换器，用以调整电流取样，以便控制来自该模拟数字转换器的数字电压讯号的一输出速度；一微控制器，电连接于该滤波器，用以依照该数字电压讯号计算一对应电流值，及输出该电流值；及一显示单元，电连接于该微控制器，用以供一荧幕编码电流值。

根据本案构想，该电流取样发生于时间单元里。

根据本案构想，该时间单元等于数个电力讯号周期。

根据本案构想，该电力讯号周期是20ms或16.67ms。

根据本案构想，该滤波器为一梳状滤波器。

根据本案构想，该梳状滤波器为一第四阶梳状滤波器。

根据本案构想，该涌入电流量测装置进一步包含一多工器，装设于该电流感测单元与模拟数字转换器间，用以切换讯号的不同频道。

根据本案构想，该涌入电流量测装置进一步包含一记忆体模块，电连接于该微控制器，用以储存该电流值。

根据本案构想，该涌入电流量测装置进一步包含一输出输入控制单元，电连接于该微控制器，用以控制该电流值的输出与输入。

根据本案构想，该荧幕为一液晶显示荧幕(LCD)。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的涌入电流量测装置能藉由使用至少5组取样电流值侦测一涌入电流，且不需依赖一观测起始点以侦测涌入电流的电流值，或一连续侦测时间区段以得到涌入电流的正确测量值，量测结果更为精确。本发明可施加到不同的交流电源系统，应用范围广泛。

附图说明

图1显示一涌入电流量测装置的现有技术。

图2为依照本发明的实施例的一涌入电流量测装置。

图3为一涌入电流现象示意图。

附图标记说明：10-涌入电流量测装置；101-电流感测单元；102-多工器；103-模拟数字转换器；104-滤波器；105-微控制器；106-记忆体模块；107-输出输入控制单元；108-显示单元；20-荧幕。

具体实施方式

本发明将参照下述实施例而更明确地描述。请注意本发明的实施例的以下描述，仅止于描述用途；这不意味为本发明已详尽的描述或限制于该揭露的形式。

请参阅图2，依照本发明的一实施例揭露一种涌入电流量测装置。该涌入电流量测装置10包括一电流感测单元101、一多工器102、一模拟数字转换器103、一滤波器104、一微控制器105、一记忆体模块106、一输出输入控制单元107与一显示单元108。在实作上，该多工器102，模拟数字转换器103，滤波器104，微控制器105，记忆体模块106，输出输入控制单元107与显示单元108能被整合于一单一积体电路芯片(被包围在图2的虚线内)中。

电流感测单元101接收自一外接电源传来的电流，并产生与该接收电流成比例的一电压讯号。一般来说，电流传感器能被用来完成此目的。较佳地，霍尔效应设备或线圈也能被使用。在本实施例中，电流感测单元101是一个霍尔效应设备。模拟数字转换器103电连接于该电流感测单元101用以放大或衰减该电压讯号，且由模拟式至数字式转换该电压讯号。此外，模拟数字转换器103能被用来调整电流取样，当模拟转数字处理程序进行时，这强化了模拟数字转换器103的解析度。

实作上，电流取样发生于一时间单元。该时间单元等于数个电力讯号周期。对于不同系统而言，电力讯号周期也会不同。譬如在欧洲，交流电源系统是以60Hz在进行运作，电力讯号周期16.67ms。在台湾，交流电源系统是以50Hz在进行运作，电力讯号周期20ms。

多工器102装设于该电流感测单元101与模拟数字转换器103间。当多于一个电流感测单元101被使用于量测电流，亦即，涌入电流量测装置10能在不同设备中，量测涌入电流，该多工器102能切换讯号的不同输入频道，以便不同的涌入电流值能于同时间取得。简单地说，一个断路器可以用来发挥多工器102的作用。

滤波器104电连接于该模拟数字转换器103。它能调整电流取样，以便控制来自模拟数字转换器103的数字电压讯号的输出速度。该滤波器104为一梳状滤波器。较佳地，该梳状滤波器为一第四阶梳状滤波器。电流取样被滤波器104内的一输出码所控制。

微控制器105电连接于该滤波器104。它能依照该数字电压讯号与输出的电流值，计算一对应电流值。本发明的精神在于搜集至少5笔电流值以决定一涌入电流。电流值的输出代表涌入电流的值，该电流值反映了在涌入电流发生时，搜集的5笔电流值。

记忆体模块106电连接于该微控制器105，用以储存来自微控制器105的电流值。输出输入控制单元107电连接于该微控制器105，用以控制来自微控制器105电流值的输入与输出。举例而言，藉由按下控制盘(未绘示)的一个按钮，使用者能选择一显示模式、闪烁发光二极管(LED)或于一荧幕显示。如果多于一个电流感测单元101被使用，该输出输入控制单元107也能选择哪一条连接的电线应该被监测，以量测涌入电流。显示单元108电连接于该微控制器105。它将电流值编码并呈现于一荧幕。在本实施例中，该荧幕为一液晶显示荧幕(LCD)，荧幕20。值得注意的是显示方法取决于输出输入控制单元107。意即该电流值被显示单元108编码，是基于来自输出输入控制单元107的指示。该被编码的电流值也能显示于一LED模块上(未绘示)。

为了对该涌入电流量测装置10如何计算涌入电流有一较佳理解，请参阅图3。它显示了涌入电流的现象。在此实施例中，模拟数字转换器103的过采样率设为32。低通滤波器频宽为256。模拟数字转换器103的时脉为400KHz。涌入电流量测装置10输出速度的均方根值为48.82Hz(20.48ms内输出一组)(输出速度的均方根值=模拟数字转换器103时脉/模拟数字转换器103的过采样率/低通滤波器频宽=400KHz/32/256=48.82Hz)

当涌入电流发生时，最大的5笔电流(图3中标示1-5)用以计算平方平均涌入电流。即

其中I1、I2、I3、I4与I5代表最大电流值。整个过程需耗时102.4ms。

当然，以上的设定能经调整以便有不同的输出速度的均方根值。因此，愈大的输出速度的均方根值，会有愈多的涌入电流值能被观测。可施加到不同的交流电源系统，是本发明的一个好处。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种涌入电流量测装置，其特征在于，包含：

一电流感测单元，用以接收一电流及产生与该接收的电流成比例的一电压讯号；

一模拟数字转换器，电连接于该电流感测单元，用以放大或衰减该电压讯号、将该电压讯号由模拟式转换为数字式，及调整电流取样；

一滤波器，电连接于该模拟数字转换器，用以调整电流取样，以便控制来自该模拟数字转换器的数字电压讯号的一输出速度；

一微控制器，电连接于该滤波器，用以依照该数字电压讯号计算一对应电流值，及输出该电流值；及

一显示单元，电连接于该微控制器，用以供一荧幕编码电流值。

2.如权利要求1所述的涌入电流量测装置，其特征在于，该电流取样发生于时间单元里。

3.如权利要求2所述的涌入电流量测装置，其特征在于，该时间单元等于数个电力讯号周期。

4.如权利要求3所述的涌入电流量测装置，其特征在于，该电力讯号周期是20ms或16.67ms。

5.如权利要求1所述的涌入电流量测装置，其特征在于，该滤波器为一梳状滤波器。

6.如权利要求5所述的涌入电流量测装置，其特征在于，该梳状滤波器为一第四阶梳状滤波器。

7.如权利要求1所述的涌入电流量测装置，其特征在于，进一步包含一多工器，装设于该电流感测单元与模拟数字转换器间，用以切换讯号的不同频道。

8.如权利要求1所述的涌入电流量测装置，其特征在于，进一步包含一记忆体模块，电连接于该微控制器，用以储存该电流值。

9.如权利要求1所述的涌入电流量测装置，其特征在于，进一步包含一输出输入控制单元，电连接于该微控制器，用以控制该电流值的输出与输入。

10.如权利要求1所述的涌入电流量测装置，其特征在于，该荧幕为一液晶显示荧幕。

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