CN106053933B - 测量电源产生的功率的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及一种用于测量单相电源产生的功率的系统，所述系统包括：电压传感器，用于感测第一电压和第二电压之间的电压差；电流传感器，用于感测第一电流和第二电流之间的电流差；以及功率测量装置，所述功率测量装置使用所述电压传感器感测的所述电压差和所述电流传感器感测的所述电流差确定所述单相电源产生的功率。此外还涉及一种测量单相电源产生的功率的方法以及一种用于测量单相电源产生的功率的系统。

Description

测量电源产生的功率的系统和方法
相关申请
本申请是申请日为2013年4月9日申请号为201310121464.3、名称为"测量电源产生的功率的系统和方法"的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及测量电源产生的功率的系统和方法，更具体地涉及使用实测电流和电压来测量电源产生的功率的系统和方法。
背景技术
图1示出了示例性的现有技术的两元件功率测量系统100。功率测量系统100包括第一电压测量元件101A和第二电压测量元件101B。第一电压测量元件101A测量A相电压Va和B相电压Vb的电压差。第二电压测量元件101B测量C相电压Vc和B相电压Vb的电压差。
功率测量系统100包括第一电流测量元件102A和第二电流测量元件102B。第一电流测量元件102A测量A相电流Ia。第二电流测量元件102B测量C相电流Ic。
使用现有技术的两元件功率测量系统的缺点之一是功率测量系统100不能准确测量非平衡负载L(亦即，在A相电流Ia不等于B相电流Ib或者不等于C相电流Ic的情况下)上的功率。
图2示出了示例性的现有技术的三元件功率测量系统200。功率测量系统200包括第一电压测量元件201A、第二电压测量元件201B和第三电压测量元件201C。第一电压测量元件201A测量A相电压Va。第二电压测量元件201B测量B相电压Vb。第三电压测量元件201C测量C相电压Vc。
功率测量系统200包括第一电流测量元件202A、第二电流测量元件202B和第三电流测量元件202C。第一电流测量元件202A测量A相电流Ia。第二电流测量元件202B测量B相电流Ib。第三电流测量元件202C测量C相电流Ic。
使用现有技术的三元件功率测量系统200的缺点之一是功率测量系统200需要三个电压互感器和三个电流互感器。功率测量系统200还需要三个电压测量通道和三个电流测量通道。因此，存在与采用功率测量系统200相关联的增加的成本。
附图说明
图1示出了示例性的现有技术的两元件功率测量系统；
图2示出了示例性的现有技术的三元件功率测量系统；
图3示出了示例性的单相功率测量系统；
图4示出了示例性的三相功率测量系统。
具体实施方式
以下描述和附图充分说明了具体的实施例，以使得本领域技术人员能够实施它们。其它实施方式可以结合结构、逻辑、电、工艺以及其它方面的改变。一些实施例的一部分或者特征可以包含在或者被代替为其它实施例的一部分或者特征。权利要求中阐明的实施例包含那些权利要求的全部可获得的等同实施方式。
图3示出了用于测量电源310(例如，单相电源)产生的功率的示例性的系统300。系统300包括用于感测第一电压V1和第二电压V2之间的电压差的电压传感器301。系统300还包括用于感测第一电流I1和第二电流I2之间的电流差的电流传感器302。功率测量装置303使用电压传感器301感测的电压差和电流传感器302感测的电流差来确定电源300产生的功率。
在一些实施例中，电压传感器301测量第一电压V1并测量第二电压V2，并且从第一电压V1中减去第二电压V2以确定电压差。在其它实施例中，电压传感器301直接测量第一电压V1和第二电压V2之间的电压差。
在一些实施例中，电流传感器302测量第一电流I1并测量第二电流I2，并且从第一电流I1中减去第二电流I2以确定电流差。在其它实施例中，电流传感器302直接测量第一电流I1和第二电流I2之间的电流差(例如，参见图3)。
在图3示出的示例性实施例中，第一导体304传导第一电流I1，第二导体305传导第二电流I2。此外，示出的电流传感器302是电流互感器，使得第一导体304延伸通过电流互感器302并沿一个方向D1传导第一电流I1，并且使得第二导体305延伸通过电流互感器302并沿相反方向D2传导第二电流I2。第一导体304、第二导体305和电流互感器302的尺寸和形状部分地取决于将使用系统300来感测的功率量。
图4示出了用于测量电源410(例如，三相电源)产生的功率的示例性的系统400。系统400包括用于感测第一电压Va和第二电压Vb之间的第一电压差的第一电压传感器401A以及用于感测第三电压Vc和第二电压Vb之间的第二电压差的第二电压传感器401B。
系统400还包括用于感测第一电流Ia和第二电流Ib之间的电流差的第一电流传感器402A，以及用于感测第三电流Ic和第二电流Ib之间的电流差的第二电流传感器402B。系统400还包括功率测量装置403，功率测量装置403使用第一和第二电压差以及第一和第二电流差来确定电源410提供的功率。
在图4示出的示例性实施例中，系统400还包括(i)传导第一电流Ia的第一导体404；(ii)传导第二电流Ib的第二导体405；以及(iii)传导第三电流Ic的第三导体406。作为示例，示出的第一电流传感器402A可以是第一电流互感器，使得第一导体404延伸通过第一电流互感器402A并沿一个方向D1传导第一电流，并且使得第二导体405延伸通过第一电流互感器402A并沿着相反方向D2传导第二电流。此外，第二电流传感器402B可以是第二电流互感器，使得第二导体405延伸通过第二电流互感器402B并沿一个方向D3传导第二电流Ib，并且使得第三导体406延伸通过第二电流互感器402B并沿着相反方向D4传导第三电流Ic。
应该注意的是构想了其它实施例，其中功率测量装置403(i)使用第一和第二电压差计算第三电压差；并且(ii)使用第一和第二电流差计算第三电流差。然后功率测量装置403使用第一、第二和第三电压差以及第一、第二和第三电流差来确定电源410产生的功率。
现在将参考图3描述测量电源310产生的功率的方法。该方法包括：测量第一电压V1和第二电压V2之间的电压差，以及测量第一电流I1和第二电流I2之间的电流差。该方法还包括使用该电压差和该电流差计算电源310产生的功率。
在一些实施例中，测量第一电压V1和第二电压V2之间的电压差包括：(i)测量第一电压V1；(ii)测量第二电压V2；以及(iii)通过从第一电压V1中减去第二电压V2计算电压差。在其它实施例中，测量第一电压V1和第二电压V2之间的电压差包括直接测量该电压差。
在一些实施例中，测量第一电流I1和第二电流I2之间的电流差包括：(i)测量第一电流I1；(ii)测量第二电流I2；以及(iii)通过从第一电流I1中减去第二电流I2来计算电流差。在其它实施例中，测量第一电流I1和第二电流I2之间的电流差包括直接测量该电流差。构想了以下的实施例：其中计算电源410产生的功率包括使用上述电压差和上述电流差来获得电压差和电流差的乘积在一段时间内的平均值。
现在将参考图4描述测量电源410产生的功率的方法。该方法包括：测量第一电压Va和第二电压Vb之间的第一电压差，以及测量第三电压Vc和第二电压Vb之间的第二电压差。该方法还包括通过使用该第二电压差和该第一电压差来确定第三电压差。
在示例性实施例中，可以通过从第一电压差中减去第二电压差来计算第三电压差(即：(Va-Vb)-(Vc-Vb)＝(Va-Vc))。
该方法还包括测量第一电流Ia和第二电流Ib之间的第一电流差，以及测量第三电流Ic和第二电流Ib之间的第二电流差。该方法还包括通过使用第二电流差和第一电流差来确定第三电流差。
在示例性实施例中，可以通过从第一电流差中减去第二电流差来计算第三电流差(即：(Ia-Ib)-(Ic-Ib)＝(Ia-Ic))。
该方法还包括使用第一、第二和第三电压差以及第一、第二和第三电流差计算三相电源410产生的功率。在一些实施例中，通过使用第二电压差和第一电压差来确定第三电压差包括从第一电压差中减去第二电压差；和/或通过使用第二电流差和第一电流差来确定第三电流差包括从第一电流差中减去第二电流差。
在此描述的系统和方法能够准确测量非平衡负载L(即：在A相电流不等于B相电流或者不等于C相电流的情况下)上的功率。此外，在此描述的系统和方法能够仅使用两个电流互感器和两个电压互感器而准确地测量功率。
摘要的提供符合37C.F.R.第1.72(b)章节，该章节要求摘要将允许读者确定技术公开的本质和要点。应理解并承认其并不用来限制或者解释权利要求的范围或者意义。在此将以下的权利要求合并到详细的描述中，每项权利要求作为单独的实施例而独立存在。

Claims (16)

1.一种用于测量单相电源产生的功率的系统，所述系统包括：
电压传感器，用于感测第一相电压和第二相电压之间的电压差，其中所述第一相电压产生于所述单相电源的第一线和中心连接点之间，所述第二相电压产生于所述单相电源的第二线和中心连接点之间；
第一导体，其传导所述单相电源产生的第一电流；
第二导体，其传导所述单相电源产生的第二电流；
电流传感器，用于感测第一电流和第二电流之间的电流差；以及
功率测量装置，所述功率测量装置使用所述电压传感器感测的所述电压差和所述电流传感器感测的所述电流差确定所述单相电源产生的功率。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电压传感器测量所述第一相电压并测量所述第二相电压，并且其中所述电压传感器从所述第一相电压中减去所述第二相电压以确定所述电压差。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电压传感器直接测量所述第一相电压和所述第二相电压之间的电压差。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流传感器测量所述第一电流并测量所述第二电流，并且其中所述电流传感器从所述第一电流中减去所述第二电流以确定所述电流差。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流传感器直接测量所述第一电流和所述第二电流之间的电流差。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流传感器是电流互感器，使得所述第一导体延伸通过所述电流互感器并沿着一个方向传导所述第一电流，并且使得所述第二导体延伸通过所述电流互感器并沿着相反方向传导所述第二电流。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一相电压与第二相电压相位差180。
8.根据权利要求1所述的系统，其中中心连接点是提供大小等于第一电流和第二电流之间的电流差的非平衡电流的返回路径的中点。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一相电压和第二相电压由电源的两个独立的通道产生，所述两个独立通道独立于彼此产生电流。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述电源是引擎发电机以及两个独立通道为定子线圈。
11.一种测量单相电源产生的功率的方法，包括：
测量第一相电压和第二相电压之间的电压差，其中所述第一相电压产生于所述单相电源的第一线和中心连接点之间，所述第二相电压产生于所述单相电源的第二线和中心连接点之间；
测量第一线电流和第二线电流之间的电流差；以及
使用所述电压差和所述电流差计算单相电源产生的功率。
12.根据权利要求11所述的方法，其中测量所述第一相电压和所述第二相电压之间的电压差包括：
测量第一相电压；
测量第二相电压；以及
通过从所述第一相电压中减去所述第二相电压来计算所述电压差。
13.根据权利要求11所述的方法，其中测量所述第一相电压和所述第二相电压之间的电压差包括直接测量所述电压差。
14.根据权利要求11所述的方法，其中测量所述第一线电流和所述第二线电流之间的电流差包括：
测量第一电流；
测量第二电流；以及
通过从所述第一电流中减去所述第二电流来计算所述电流差。
15.根据权利要求11所述的方法，其中测量所述第一线电流和所述第二线电流之间的电流差包括直接测量所述电流差。
16.根据权利要求11所述的方法，其中使用所述电压差和所述电流差计算电源产生的功率包括获取所述电压差和所述电流差的乘积在一段时间内的平均值。
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