CN111051900A - 用于确定目标的功率值的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定呈具有AC电源(132；232；332)的AC电路(130；230；330)形式的目标的功率值的设备和方法。所述方法包括操作(72)可控DC电源(12)以提供DC功率到DC电路(10；110；210；310)，并且测量(73)与所述DC电路(10；110；210；310)和所述目标AC电路(30；130；230；330)的功耗有关的至少一个热参数，其中至少一个散热器(160a、160b；260；360)热耦合于所述DC电路(10；110；210；310)与所述目标AC电路(30；130；230；330)之间。所述方法另包括基于所述测量的至少一个热参数来控制(74)所述DC电源(12)，以减小所述DC电路(10；110；210；310)与所述目标AC电路(30；130；230；330)之间的功耗差异。所述方法接着包括当达到(75)热平衡时，通过以下步骤确定所述目标AC电路(30；130；230；330)的所述功率值(49)：取得(76)所述DC电路(10；110；210；310)的至少一个电参数的至少一个实时测量值；基于所述至少一个电参数的所述取得的至少一个实时测量值来计算(77)所述DC电路(10；110；210；310)的DC功率值；和使用所述计算的DC功率值计算(78)所述目标AC电路(30；130；230；330)的所述功率值(49)。

Description

用于确定目标的功率值的设备和方法
技术领域
本发明大体涉及电子测量装备领域且更特定地，涉及用于确定目标的功率值的设备。本发明还涉及确定目标的功率值的相关联方法。
背景技术
已在现有技术中呈现各种用于确定目标的功率值的方法。对于某些类型的目标，例如呈包括DC电源的DC电路形式的目标，目前已有相当准确的测量方法。这些测量方法中的一些通过以下方式工作：使用一个或多个精密电阻器测量实时电压值和/或实时电流值，且接着使用欧姆定律计算功率值。
对于其他类型的目标，例如包括AC电源的AC电路，达成类似测量准确度的挑战要大得多。在一种现有技术尝试中，将AC测量值和DC测量值依序一起进行比较。首先，用DC输入测量功率耗散器(power sink)的温度增加(校准阶段)。接着，应用AC输入，且将所得温度增加与DC输入进行比较。理论上，可依据温度增加来表征完全校准的负载，且可在表面上产生使特定温度增加与特定功率电平相关的检查表。然而，这类解决方案需要不随时间改变(不实时进行比较)的热/电模型。在实际应用中，主要通过部件的自热的功耗将随时间变化。这是很难预测的因数且将任何这类解决方案的准确度限制为百分之几。
另一现有技术尝试测量AC电压和电流并且使测量值相乘以获得瞬时功率。所述值的平均化产生实际功率。这些测量必须依赖高速高精度模/数转换器(ADC)取样器。而且，必须考虑电压测量与电流测量之间的相位差，这是因为所述相位差将改变平均功率(因为每当电压或电流中的一个为负而另一个仍为正时，相移将引起小的负功率；这不会在电阻性负载中发生)。此外，一旦AC信号的频率增加，取样的准确度就会减小。当取样频率足够低时，24位ADC可达成高分辨率，但当趋近更高取样频率时，有效位数(ENOB)将显著减少。除此之外，实际应用不包括如下信号：其中AC部分完全正弦，意指含有当测量功率时必须考虑的(即，准确测量的)高次谐波，这是因为所述高次谐波贡献给全功耗。这对这类现有技术测量系统的准确度施加另一限制。
可添加电路以有助于滤波以及误差补偿和校正，但添加的这类电路将带来额外的不确定性并且影响测量质量。所以，通过改进例如平均化，滤波器部件将增加总体电路不确定性，因此使得难以获得高准确度的测量结果。
本发明人由此认识到，在这些领域存在改进空间。
发明内容
因此本发明的目标是通过提供用于确定呈具有AC电源的AC电路形式的目标的功率值的改进的设备和方法，消除、缓和、缓解或减少上文所提及的问题中的至少一些问题。
本发明人在深思熟虑后认识到，可通过以下步骤确定目标AC电路的功率值：将来自目标AC电路中的AC电源的能量变换成热量并且测量功耗，同时使DC电路经历DC功率并且测量由此产生的功耗。至少一个散热器应热耦合于DC电路与目标AC电路之间以改进功耗测量的准确度，且特定来说，使DC电路的功耗测量与AC电路的功耗测量隔离开。通过寻找所述功耗引起的温度之间的(实时)平衡，可进行DC电路的DC功率值的实时确定并且将所述DC功率值用作目标的功率值的DC功率当量。只要维持平衡，即可使功率的DC测量值与AC功耗相等。另外，即使没有目标AC电路正好处于平衡，热交换单元之间的温度差仍可提供对功率差异和功耗的准确测量。这允许热缓慢系统的较快速结果，以及对随时间变化的或周期性的功耗的准确测量。由于可准确确定DC功率，因此即使目标AC电路并非DC电路且能量源并非DC电源，发明方法仍将提供所述目标AC电路的准确功率值。
因此，本发明的第一方面是一种用于确定呈具有AC电源的AC电路形式的目标的功率值的设备。所述设备包括具有可控DC电源的DC电路、用于测量DC电路的至少一个电参数的电测量构件、热耦合于DC电路与目标AC电路之间的至少一个散热器、用于测量与DC电路和目标AC电路的功耗(例如热耗散、热流、温度)有关的至少一个热参数的热感知构件，以及平衡单元。所述平衡单元具有以可操作方式连接到电测量构件的输入、以可操作方式连接到热感知构件的至少一个输入，以及耦合到可控DC电源的输出。
平衡单元被配置成基于热感知构件所测量的至少一个热参数来控制可控DC电源，以减小DC电路与目标AC电路之间的功耗(例如热耗散、热流、温度)差异。当达到热平衡时，所述平衡单元被配置成通过以下步骤确定目标AC电路的功率值：从电测量构件取得DC电路的至少一个电参数的至少一个实时测量值，基于至少一个电参数的所取得的至少一个实时测量值来计算DC电路的DC功率值，并且使用所述计算的DC功率值计算目标AC电路的功率值。
在一些实施方案中，所述平衡单元被配置成当热感知构件指示DC电路与目标AC电路之间的功耗差异小于阈值时，确定达到热平衡。在其他实施方案中，所述平衡单元被配置成当热感知构件指示DC电路与目标AC电路之间的功耗差异的改变小于阈值速率时，确定达到热平衡。
一般来说，热平衡可定义为热模型可处于的抽象状态。热平衡的一个简单实例是当进入目标的热通量(热流量)等于从目标出来的热通量(且因此，即使存在热通量，温度也不会再改变)时。然而，本发明人还设想其中测量比本发明的热时间常数更快速地改变的随时间变化的或周期性的信号的方案。在这类情境中，热平衡可定义为在最短持续时间内的最小温度改变。本发明不排除热平衡的其他定义。由此，热平衡可能未必意味着温度是稳定的和/或温度差极小。
本发明的第二方面是一种确定呈具有AC电源的AC电路形式的目标的功率值的方法。所述方法包括操作可控DC电源以将DC功率提供到DC电路，并且测量与DC电路和目标AC电路的功耗(例如热耗散、热流、温度)有关的至少一个热参数，其中至少一个散热器热耦合于DC电路与目标AC电路之间。所述方法还包括基于所测量的至少一个热参数来控制DC电源，以减小DC电路与目标AC电路之间的功耗(例如热耗散、热流、温度)差异。
所述方法另外包括当达到热平衡时，通过以下步骤确定目标AC电路的功率值：取得DC电路的至少一个电参数的至少一个实时测量值；基于至少一个电参数的所取得的至少一个实时测量值来计算DC电路的DC功率值；和使用所述计算的DC功率值计算目标AC电路的功率值。
如贯穿本文献所描述，根据第二方面的方法可另外包括根据第一方面和其实施方案的设备执行的任何或所有功能性。
通过所附专利权利要求书定义并且在详细描述部分中和图上另外解释本发明的其他方面和其实施方案。
应强调，本说明书中所使用的术语“包括(comprises/comprising)”用于指定存在所陈述的特征、整数、步骤或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、部件或其群组。除非另外在本文中明确地定义，否则权利要求书中使用的所有术语根据其在技术领域中的普通意义进行解释。除非另外明确地陈述，对“一/一个/所述[元件、装置、部件、构件、步骤等]”的所有提及应开放地解释为所述元件、装置、部件、构件、步骤等的至少一个例子。除非明确地陈述，否则不必以公开的准确次序执行本文中公开的任何方法的步骤。
附图说明
本发明的实施方案的目标、特征和优点将从参考附图进行的以下详细描述明中变得显而易见。
图1是示出根据本发明用于确定目标的功率值的设备的示意性框图。
图2是示出根据本发明确定目标的功率值的方法的示意性流程图。
图3是示出根据本发明的第一实施方案的用于确定目标的功率值的设备的示意性框图。
图4是示出根据本发明的第二实施方案的用于确定目标的功率值的设备的示意性框图。
图5是示出根据本发明的第三实施方案的用于确定目标的功率值的设备的示意性框图
图6是有助于从电视角理解本发明的示意性电路图。
具体实施方式
现将参考附图描述本发明的实施方案。然而，本发明可以多种不同形式体现并且不应被视为限于本文中阐述的实施方案；而是，提供这些实施方案以使得本公开将是透彻且完整的，且向本领域技术人员完整传送本发明的范围。在附图中示出的特定实施方案的详细描述中使用的术语不意图限制本发明。在图式中，相似编号指代相似元件。
首先参考图1，其为示出根据本发明的用于确定目标30的功率值49的设备1的示意性框图。如稍后将参考图3、4和5中所见的第一、第二和第三实施方案所描述，目标30是具有AC电源的AC电路。在并非目前所要求的发明的部分的替代性发明方面中，目标30可为例如用于将磁场转换成电流的电磁装置、用于将光能直接转换成热量的光敏装置、太阳能收集器/蓄集器、用于基于所施加的机械力产生热量的机械阻尼器、产生热量的化学反应、或用于将压力转换成热量的压力转换器。
设备1包括具有可控DC电源12的DC电路10。设备1还包括用于测量DC电路的至少一个电参数的电测量构件50，以及用于测量与DC电路10和目标AC电路30的功耗(例如热耗散、热流、温度)有关的至少一个热参数的热感知构件20。如将从图3-5显而易见的是，至少一个散热器热耦合于DC电路10与目标AC电路30之间以改进功耗测量的准确度。
设备1的平衡单元40具有以可操作方式连接到电测量构件50的输入42，以及以可操作方式连接到热感知构件20的至少一个输入44。平衡单元40的输出46耦合到可控DC电源12。
平衡单元40被配置成基于热感知构件20所测量的至少一个热参数来控制可控DC电源12，以优选地通过开始为零或极低初始DC功率并且使DC功率增加直到达到热平衡，减小DC电路10与目标AC电路30之间的功耗(例如热耗散、热流、温度)差异。提供上述热耦合在DC电路10与目标AC电路30之间的至少一个散热器将特定来说通过使DC电路10的功耗测量与目标AC电路30的功耗测量隔离开，改进功耗测量的准确度。
当达到热平衡时，平衡单元40被配置成通过以下步骤确定目标AC电路30的功率值49：从电测量构件50取得DC电路10的至少一个电参数的至少一个实时测量值，接着基于取得的电参数的实时测量值来计算DC电路10的DC功率值，且最终使用计算的DC功率值计算目标AC电路30的功率值49。
在一些实施方案中，目标30的功率值49可简单地设置为计算的DC功率值。在例如其中可能与随时间变化的信号一起发生的温度不相等的其他实施方案中，或在平衡在两个最小变化之间跳转的情况下，目标AC电路30的功率值49可计算为例如两个最小变化的平均值。如技术人员容易认识到，也可存在其他使用计算的DC功率值计算目标AC电路30的功率值49的方式。
如图1中所见，可经由平衡单元40的输出48呈现、报告或以其他的用户、操作者、计算机等可得的方式提供因此确定的功率值49。
在图2中的70处可见确定目标AC电路30的功率值49的对应方法。方法70涉及以下功能性。
如72处所见，操作可控DC电源12以将DC功率提供到DC电路10。如73处所见，测量与DC电路10和目标AC电路30的功耗(例如热耗散、热流、温度)有关的至少一个热参数。如74处所见，基于所测量的至少一个热参数来控制DC电源12，以减小DC电路10与目标AC电路30之间的功耗(例如热耗散、热流、温度)差异。
如75处所见，检查是否已达到热平衡。如果没有，那么继续框72-74中的功能性。
当达到热平衡时，通过以下步骤确定目标AC电路30的功率值49：参见76，从电测量构件50取得DC电路10的至少一个电参数的至少一个实时测量值，并且参见77，基于至少一个电参数的所取得的至少一个实时测量值，计算DC电路10的DC功率值。如78处所见，接着使用计算的DC功率值计算目标AC电路30的功率值49。
平衡单元40可被配置成当热感知构件20(即，其提供测量值)指示DC电路10与目标AC电路30之间的功耗差异小于阈值时，确定达到热平衡(参见图2中的75)。取决于实施方式，阈值可为零值，或经适合地选择为低值。
可选地，平衡单元40可被配置成当热感知构件20(即，其提供测量值)指示DC电路10与目标AC电路30之间的功耗差异随时间的改变小于阈值速率时，确定达到热平衡。取决于实施方式，阈值速率可为零速率(即无改变；稳态)，或经适合地选择为低改变速率。
有利地，DC电路10可包括耦合到DC电源12的第一电阻器。这类第一电阻器被看作图3、4和5中的RDC。热感知构件20适于测量与第一电阻器RDC中的功耗有关的至少一个热参数。
有利地，热感知构件20可包括第一组温度传感器，其定位于第一电阻器RDC上的相应位置处或第一电阻器RDC处的相应位置处并且适于测量这些相应位置处的温度。在图4中的221处和图5中的321处可见这类第一组温度传感器。有利地，热感知构件20可另外包括第二组温度传感器，其定位于目标AC电路30上的相应位置或目标AC电路30处的相应位置处并且适于测量这些相应位置处的温度。在图4中的222处和图5中的322处可见这类第二组温度传感器。
有利地，热感知构件20可包括定位于DC电路10与目标AC电路30之间的至少一个热流传感器。在图3中的120处和图5中的320a、320b处可见这类至少一个热流传感器。如将从后续描述中显而易见的是，热流传感器可结合或代替不同的非限制性实施方案中的温度传感器使用。
如已述及，设备1另外包括热耦合于DC电路10与目标AC电路30之间的至少一个散热器。参见图3，元件160a和160b；图4，元件260；和图5，元件360。
目标AC电路30可有利地包括耦合到AC电源的第二电阻器。这类第二电阻器被看作图3、4和5中的RAC。热感知构件20适于测量与第二电阻器RAC中的功耗有关的至少一个热参数。
现将更详细地描述图3中的第一实施方案。正如图1中的一般性设备1一样，图3中的设备101用于确定目标130的功率值149。更具体地，目标130是具有AC电源132的AC电路130，且待确定的功率值149是AC功率值149。一般来说，类似的附图标号nn(图1)和1nn(图3)表示相同、类似或至少对应的元件，nn是整数数字，例如10、20、30等。
设备101包括具有可控DC电源112的DC电路110。设备101还包括用于测量DC电路的电参数的电测量构件150。在图3的实施方案中，电测量构件150包括经耦合以测量DC电路110的电参数如精密电阻器Rprec上的电压的电压计150，例如真RMS电压计。电压计150的输出耦合到平衡单元140的输入142。
设备101此外包括用于测量与DC电路110和目标AC电路130的功耗有关的至少一个热参数的热感知构件120。图3的实施方案中的热感知构件120包括定位于第一散热器160a与第二散热器160b之间的热流传感器120。第一散热器160a热耦合到DC电路110中的第一电阻器RDC，且第二散热器160b热耦合到目标AC电路130中的第二电阻器RAC。热流传感器120适于测量第一散热器160a与第二散热器160b之间的热流并且将呈所测量的热流形式的热参数提供到平衡单元140的输入144。优选地，第一电阻器RDC与第二电阻器RAC具有相同的类型并且具有相同的电阻值。
如图1中的一般性设备1一样，图3中的设备101中的平衡单元140被配置成基于呈热流传感器120形式的热感知构件所测量的至少一个热参数，控制可控DC电源112，以便减小DC电路110与目标AC电路130之间的功耗差异。
当达到热平衡时，平衡单元140被配置成通过从电测量构件150取得DC电路110的电参数的实时测量值，确定目标AC电路130的功率值149，所述实时测量值呈精密电阻器Rprec上的所测量的电压形式。
平衡单元140接着通过使用欧姆定律，基于精密电阻器Rprec上的电压的所取得的实时测量值，计算DC电路110的DC功率值：DC功率值＝(精密电阻器Rprec上的所测量的电压)2/(精密电阻器Rprec的电阻)。
平衡单元140接着例如通过将目标AC电路130的功率值149清晰地设置为计算的DC功率值，使用所述计算的DC功率值计算目标AC电路130的功率值149。
平衡单元140被配置成当输入144上的从热流传感器120接收的所测量的热流指示在第一电阻器RDC与第二电阻器RAC之间不存在或存在极少热流时，确定达到热平衡。
如前文针对图1所述，可经由平衡单元140的输出148呈现、报告或以其他的用户、操作者、计算机等可得的方式提供确定的功率值149。
现将更详细地描述图4中的第二实施方案。正如图1中的一般性设备1和根据图3中的第一实施方案的设备101一样，图4中的设备201用于确定目标230的功率值249，或具体地，具有AC电源232的AC电路230的AC功率值249。除以下差异之外，类似的附图标号1pp(图3)和2pp(图4)表示相同、类似或至少对应的元件，pp是整数数字。
代替图3中的热流传感器120，图4中的设备201包括呈如下形式的热感知构件：定位于第一电阻器RDC上的相应位置处或第一电阻器RDC处的相应位置处的第一组温度传感器221，以及定位于第二电阻器RAC上的相应位置或第二电阻器RAC处的相应位置处的第二组温度传感器222。共同散热器260热耦合到DC电路中的第一电阻器RDC并且热耦合到AC电路中的第二电阻器RAC。第一组温度传感器和第二组温度传感器的每一温度传感器221、222适于测量其相应位置处的温度并且将呈所测量的温度形式的相应热参数提供到平衡单元240的输入244。
图4中的设备201中的平衡单元240被配置成基于第一组温度传感器221和第二组温度传感器222所测量的温度，控制可控DC电源212，以便减小DC电路210与目标AC电路230之间的功耗(即温度)差异。
在图6中示出简化电路图。为简单起见，电路图不含有例如滤波、滞后、饱和、局限性等实际设计方面。应理解，这类添加不会以任何方式限制或回避本发明。此处，第一组温度传感器221指示为单个温度传感器221(其可表示第一组温度传感器221的平均值)，并且对应的情况适用于第二组温度传感器222。来自第一组温度传感器221和第二组温度传感器222的测量信号将直接反馈提供到通过平衡单元240实施的放大器A并且控制DC电源212且由此控制第一电阻器RDC中的功耗。
在图6的(简化)配置中，所述电路旨在通过改变第一电阻器RDC中的功耗，保持221和222的温度相等。
在第一电阻器RDC的电阻已知的情况下，第一电阻器RDC上的电压可用以计算DC侧的功耗。在了解221和222的温度相等意味着第一电阻器RDC与第二电阻器RAC中的功耗相等的情况下，可以DC电路210中的DC测量的准确度确定AC电路230的AC功率值249。
在此实施方案中，平衡单元240被配置成当从第一组温度传感器221和第二组温度传感器222接收的所测量的温度指示在第一电阻器RDC与第二电阻器RAC之间不存在或存在极少温度差时，确定达到热平衡。
如前文针对图1和3所述，可经由平衡单元240的输出248呈现、报告或以其他的用户、操作者、计算机等可得的方式提供确定的功率值249。
现将更详细地描述图5中的第三实施方案。正如图1中的一般性设备1、根据图3中的第一实施方案的设备101和根据图4中的第二实施方案的设备201一样，图5中的设备301用于确定目标330的功率值349，或具体地，具有AC电源332的AC电路330的AC功率值349。除以下差异之外，类似的附图标号1qq/2qq(图3/图4)和3qq(图5)表示相同、类似或至少对应的元件，qq是整数数字。
图5中的设备301包括呈以下形式的热感知构件：定位于第一电阻器RDC与共同散热器360之间的第一热流传感器320a、定位于共同散热器360与第二电阻器RAC之间的第二热流传感器320b、定位于第一电阻器RDC上的相应位置处或第一电阻器RDC处的相应位置处的第一组温度传感器321，以及定位于第二电阻器RAC上的相应位置处或第二电阻器RAC处的相应位置处的第二组温度传感器322。共同散热器360定位于DC电路310中的第一电阻器RDC与目标AC电路330中的第二电阻器RAC之间，并且热耦合到第一热流传感器320a和第二热流传感器320b。
第一热流传感器320a适于测量第一电阻器RDC与共同散热器360之间的热流并且将呈所测量的热流形式的第一热参数提供到平衡单元340的输入344。第二热流传感器320b对应地适于测量共同散热器360与第二电阻器RAC之间的热流并且将呈所测量的热流形式的第二热参数提供到平衡单元340的输入344(或另一输入)。此外，第一组温度传感器321和第二组温度传感器322的每一温度传感器适于测量其相应位置处的温度并且将呈所测量的温度形式的相应热参数提供到平衡单元340的输入344(或另一输入)。
图5中的设备301中的平衡单元340被配置成基于第一组温度传感器321和第二组温度传感器322所测量的温度和从第一热流传感器320a和第二热流传感器320b接收的所测量热流，控制可控DC电源312，以便减小DC电路310与目标AC电路330之间的热流差异。
在此实施方案中，平衡单元340被配置成当从第一组温度传感器321和第二组温度传感器322接收的所测量温度指示在第一电阻器RDC与第二电阻器RAC之间不存在或存在极小温度差时，和/或当从第一热流传感器320a和第二热流传感器320b接收的所测量热流指示在第一电阻器RDC与第二电阻器RAC之间不存在或存在极小热流时，确定达到热平衡。
当达到热平衡时，平衡单元340被配置成通过从电测量构件350取得DC电路310的电参数的实时测量值，确定目标AC电路330的功率值349，所述实时测量值呈精密电阻器Rprec上的所测量的电压形式。
平衡单元340接着如先前所描述，通过使用欧姆定律，基于精密电阻器Rprec上的电压的所取得的实时测量值，计算DC电路310的DC功率值。平衡单元340接着如先前所解释，将目标AC电路330的功率值349设置为计算的DC功率值，或以其他方式使用计算的DC功率值计算目标AC电路330的功率值349。
如前文针对图1、3和4所述，可经由平衡单元340的输出348呈现、报告或以其他的用户、操作者、计算机等可得的方式提供确定的功率值349。
有利地但任选地，图5中的第三实施方案此外可具有定位于共同散热器360上的相应位置处或共同散热器360处的相应位置处的第三组温度传感器323。第三组温度传感器323中的每一这类温度传感器适于测量相应位置处的温度并且将呈所测量的温度形式的相应热参数提供到平衡单元340。
平衡单元340可被配置成使用第三组温度传感器323所测量的温度来验证或校验第一热流传感器320a和第二热流传感器320b所测量的热流。另外或替代地，平衡单元340可被配置成使用第三组温度传感器323所测量的温度来验证或校验第一组温度传感器321和第二组温度传感器322所测量的温度。仍另外或替代地，平衡单元340可被配置成使用第三组温度传感器323所测量的温度来控制用于提供对共同散热器360的冷却的冷却单元(图5中未示出)。这可辅助第一组温度传感器321和第二组温度传感器322保持在其预期工作范围内，因此增加获得准确温度读数的机会。
在本发明的任一实施方案中，温度传感器可为例如K型或E型热电偶。为增加输出增益，可以串联方式添加热电偶，其中输出电压是实际温度的缩放版。
在本发明的任一实施方案中，热通传感器可例如具有瑞士苏黎世的greenTEG,Technoparkstr.1,CH-8005(greenTEG,Technoparkstr.1,CH-8005,Zürich,Switzerland)生产的
Figure BDA0002331598780000111
型热通传感器(type
Figure BDA0002331598780000112
Heat Flux Sensor)。
在本发明的任一实施方案中，平衡单元可实施为包括中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)的计算机化系统，或一般地由能够视情况与接口(例如ADC转换器)、供电电路、保护性电路、滤波器、存储器等一起执行如本文中所描述的功能性的任何电子电路实施。
在以下编号的条项中定义替代性发明方面。
I.一种用于确定目标(30)的功率值(49)的设备(1)，其包括：
DC电路(10)，其包括可控DC电源(12)；
电测量构件(50)，其用于测量所述DC电路的至少一个电参数；
热感知构件(20)，其用于测量与所述DC电路(10)和所述目标(30)的功耗有关的至少一个热参数；和
平衡单元(40)，其具有：
输入(42)，其以可操作方式连接到所述电测量构件(50)；
至少一个输入(44)，其以可操作方式连接到所述热感知构件(20)；和
输出(46)，其耦合到所述可控DC电源(12)，其中所述平衡单元(40)被配置成：
基于所述热感知构件(20)所测量的所述至少一个热参数来控制所述可控DC电源(12)，以减小所述DC电路(10)与所述目标(30)之间的功耗差异；和
当达到热平衡时，通过以下步骤确定所述目标(30)的所述功率值(49)：从所述电测量构件(50)取得所述DC电路(10)的所述至少一个电参数的至少一个实时测量值，基于所述至少一个电参数的所述取得的至少一个实时测量值来计算所述DC电路(10)的DC功率值，并且使用所述计算的DC功率值计算所述目标(30)的所述功率值(49)。
Ⅱ.如条项1中所定义的设备，其中所述目标(30)是以下中的任一个：
具有AC电源(132；232；332)的AC电路(130；230；330)；
用于将交变磁场转换成电流的电磁装置；
用于将光能直接转换成热量的光敏装置；
太阳能的收集器/蓄集器；
用于基于所施加的机械力产生热量的机械阻尼器；
产生热量的化学反应；和
用于将压力转换成热量的压力转换器。
Ⅲ.如条项I或II中定义的设备，其中所述平衡单元(40)被配置成当所述热感知构件(20)指示所述DC电路(10)与所述目标(30)之间的所述功耗差异小于阈值时，确定达到热平衡。
Ⅳ.如条项I或II中定义的设备，其中所述平衡单元(40)被配置成当所述热感知构件(20)指示所述DC电路(10)与所述目标(30)之间的所述功耗差异的改变小于阈值速率时，确定达到热平衡。
Ⅴ.如在前述条项中的任一项中所定义的设备，其中：
所述DC电路(10；110；210；310)包括耦合到所述DC电源(12；112；212；312)的第一电阻器(RDC)，其中所述热感知构件(20；120；221；321、320a)适于测量与所述第一电阻器(RDC)中的功耗有关的至少一个热参数。
Ⅵ.如条项V中所定义的设备，其中所述热感知构件包括定位于所述第一电阻器(RDC)上的相应位置处或所述第一电阻器(RDC)处的相应位置处并且适于测量所述相应位置处的温度的第一组温度传感器(221；321)，且其中所述热感知构件另外包括定位于所述目标(30；230；330)上的相应位置处或所述目标(30；230；330)处的相应位置处并且适于测量所述相应位置处的温度的第二组温度传感器(222；322)。
Ⅶ.如在前述条项中的任一项中所定义的设备，其中所述热感知构件包括定位于所述DC电路(10；110；310)与所述目标(30；130；330)之间的至少一个热流传感器(120；320a、320b)。
Ⅷ.如在任一前述条项中所定义的设备，其另外包括热耦合于所述DC电路(10；110；310)与所述目标(30；130；330)之间的至少一个散热器(160a、160b；260；360)。
Ⅸ.如在前述条项中的任一项中所定义的设备，其中：
所述目标(30)是具有AC电源(132；232；332)的AC电路(130；230；330)；且
所述AC电路(30；130；230；330)包括耦合到所述AC电源(32；132；232；332)的第二电阻器(RAC)，其中所述热感知构件(20；120；222；322、320b)适于测量与所述第二电阻器(RAC)中的功耗有关的至少一个热参数。
Ⅹ.如条项IX中所定义的设备，其另外包括：
第一散热器(160a)，其热耦合到所述DC电路中的第一电阻器(RDC)；和
第二散热器(160b)，其热耦合到所述AC电路中的第二电阻器(RAC)，
其中所述热感知构件包括热流传感器(120)，其定位于所述第一散热器(160a)与所述第二散热器(160b)之间，所述热流传感器(120)适于测量所述第一散热器与第二散热器之间的热流并且将呈所述所测量的热流形式的热参数提供到所述平衡单元(140)。
Ⅺ.如条项X中所定义的设备，其中所述平衡单元(140)被配置成当从所述热流传感器(120)接收的所述所测量的热流指示在所述第一电阻器(RDC)与所述第二电阻器(RAC)之间不存在或存在极少热流时，确定达到热平衡。
Ⅻ.如条项IX中所定义的设备，其另外包括：
共同散热器(260)，其热耦合到所述DC电路中的所述第一电阻器(RDC)并且热耦合到所述AC电路中的所述第二电阻器(RAC)，
其中所述热感知构件包括：
第一组温度传感器(221)，其定位于所述第一电阻器(RDC)上的相应位置处或所述第一电阻器(RDC)处的相应位置处；和
第二组温度传感器(222)，其定位于所述第二电阻器(RAC)上的相应位置处或所述第二电阻器(RAC)处的相应位置处，
所述第一组和第二组温度传感器中的每一温度传感器适于测量所述位置中的相应位置处的温度并且将呈所述所测量的温度形式的相应热参数提供到所述平衡单元(240)。
ⅩⅢ.如条项XII中所定义的设备，其中所述平衡单元(240)被配置成当从所述第一组和第二组温度传感器(221、222)接收的所述所测量的温度指示在所述第一电阻器(RDC)与所述第二电阻器(RAC)之间不存在或存在极小温度差时，确定达到热平衡。
ⅩⅣ.如条项IX中所定义的设备，其另外包括：
共同散热器(360)，其定位于所述DC电路中的所述第一电阻器(RDC)与所述AC电路中的所述第二电阻器(RAC)之间，
其中所述热感知构件包括：
第一热流传感器(320a)，其定位于所述第一电阻器(RDC)与所述共同散热器(360)之间；
第二热流传感器(320b)，其定位于所述共同散热器(360)与所述第二电阻器(RAC)之间；
第一组温度传感器(321)，其定位于所述第一电阻器(RDC)上的相应位置处或所述第一电阻器(RDC)处的相应位置处；和
第二组温度传感器(322)，其定位于所述第二电阻器(RAC)上的相应位置处或所述第二电阻器(RAC)处的相应位置处，
所述第一热流传感器(320a)适于测量所述第一电阻器(RDC)与所述共同散热器(360)之间的热流并且将呈所述所测量的热流形式的第一热参数提供到所述平衡单元(340)，
所述第二热流传感器(320b)适于测量所述共同散热器(360)与所述第二电阻器(RAC)之间的热流并且将呈所述所测量的热流形式的第二热参数提供到所述平衡单元(340)，且
所述第一组和第二组温度传感器(321、322)中的每一温度传感器适于测量所述位置中的相应位置处的温度并且将呈所述所测量的温度形式的相应热参数提供到所述平衡单元(340)。
ⅩⅤ.如条项XIV中所定义的设备，其中所述平衡单元(340)被配置成当从所述第一组和第二组温度传感器(321、322)接收的所述所测量的温度指示在所述第一电阻器(RDC)与所述第二电阻器(RAC)之间不存在或存在极小温度差时，和/或当从所述第一和第二热流传感器(320a、320b)接收的所述所测量的热流指示在所述第一电阻器(RDC)与所述第二电阻器(RAC)之间不存在或存在极小热流时，确定达到热平衡。
ⅩⅥ.如条项XV中所定义的设备，其另外包括：
第三组温度传感器(323)，其定位于所述共同散热器(360)上的相应位置处或所述共同散热器(360)处的相应位置处，所述第三组温度传感器中的每一温度传感器适于测量所述位置中的相应位置处的温度并且将呈所述所测量的温度形式的相应热参数提供到所述平衡单元(340)。
ⅩⅦ.如条项XVI中所定义的设备，其中所述平衡单元(340)被配置成将所述第三组温度传感器(323)所测量的温度用于以下操作中的至少一个操作：
a).验证所述第一和第二热流传感器(320a、320b)所测量的热流；
b).验证所述第一组和第二组温度传感器(321、322)所测量的温度；和
c).控制用于提供对所述共同散热器(360)的冷却的冷却单元。
ⅩⅧ.如在前述条项中的任一项中所定义的设备，
其中所述DC电路(10)包括具有已知电阻值的精密电阻器(Rprec)，且
其中所述电测量构件(50)包括用于测量呈精密电阻器(Rprec)上的电压形式的所述至少一个电参数的电压计(150；250；350)。
ⅩⅨ.一种确定目标(30)的功率值(49)的方法(70)，其包括：
操作(72)可控DC电源(12)以将DC功率提供到DC电路(10)；
测量(73)与所述DC电路(10)和所述目标(30)的功耗有关的至少一个热参数；
基于所述所测量的至少一个热参数来控制(74)所述DC电源(12)，以减小所述DC电路(10)与所述目标(30)之间的功耗差异；和
当达到(75)热平衡时，通过以下步骤确定所述目标(30)的所述功率值(49)：
取得(76)所述DC电路(10)的至少一个电参数的至少一个实时测量值；
基于所述至少一个电参数的所述取得的至少一个实时测量值来计算(77)所述DC电路(10)的DC功率值；和
使用所述计算的DC功率值计算(78)所述目标(30)的所述功率值(49)。
上文已参考本发明的实施方案详细地描述本发明。然而，如本领域技术人员容易理解，在如所附权利要求书所定义的本发明的范围内的其他实施方式同样是可能的。

Claims (17)

1.一种用于确定呈具有AC电源(132；232；332)的AC电路(130；230；330)形式的目标(30)的功率值(49)的设备(1)，所述设备(1)包括：
DC电路(10；110；210；310)，其包括可控DC电源(12)；
电测量构件(50)，其用于测量所述DC电路(10；110；210；310)的至少一个电参数；
至少一个散热器(160a、160b；260；360)，其热耦合于所述DC电路(10；110；210；310)与所述目标AC电路(30；130；230；330)之间；
热感知构件(20)，其用于测量与所述DC电路(10；110；210；310)和所述目标AC电路(30；130；230；330)的功耗有关的至少一个热参数；和
平衡单元(40)，其具有：
输入(42)，其以可操作方式连接到所述电测量构件(50)；
至少一个输入(44)，其以可操作方式连接到所述热感知构件(20)；和
输出(46)，其耦合到所述可控DC电源(12)，
其中所述平衡单元(40)被配置成：
基于所述热感知构件(20)所测量的所述至少一个热参数来控制所述可控DC电源(12)，以减小所述DC电路(10；110；210；310)与所述目标AC电路(30；130；230；330)之间的功耗差异；和
当达到热平衡时，通过以下步骤确定所述目标AC电路(30；130；230；330)的所述功率值(49)：从所述电测量构件(50)取得所述DC电路(10；110；210；310)的所述至少一个电参数的至少一个实时测量值，基于所述至少一个电参数的所述取得的至少一个实时测量值来计算所述DC电路(10；110；210；310)的DC功率值，并且使用所述计算的DC功率值计算所述目标AC电路(30；130；230；330)的所述功率值(49)。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述平衡单元(40)被配置成当所述热感知构件(20)指示所述DC电路(10；110；210；310)与所述目标AC电路(30；130；230；330)之间的所述功耗差异小于阈值时，确定达到热平衡。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述平衡单元(40)被配置成当所述热感知构件(20)指示所述DC电路(10；110；210；310)与所述目标AC电路(30；130；230；330)之间的所述功耗差异的改变小于阈值速率时，确定达到热平衡。
4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中：
所述DC电路(10；110；210；310)包括耦合到所述DC电源(12；112；212；312)的第一电阻器(RDC)，其中所述热感知构件(20；120；221；321、320a)适于测量与所述第一电阻器(RDC)中的功耗有关的至少一个热参数。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述热感知构件包括定位于所述第一电阻器(RDC)上的相应位置处或所述第一电阻器(RDC)处的相应位置处并且适于测量所述相应位置处的温度的第一组温度传感器(221；321)，且其中所述热感知构件另外包括定位于所述目标AC电路(30；230；330)上的相应位置处或所述目标AC电路(30；230；330)处的相应位置处并且适于测量所述相应位置处的温度的第二组温度传感器(222；322)。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述热感知构件包括定位于所述DC电路(10；110；310)与所述目标AC电路(30；130；330)之间的至少一个热流传感器(120；320a、320b)。
7.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中：
所述目标AC电路(30；130；230；330)包括耦合到所述AC电源(32；132；232；332)的第二电阻器(RAC)，其中所述热感知构件(20；120；222；322、320b)适于测量与所述第二电阻器(RAC)中的功耗有关的至少一个热参数。
8.如权利要求7所述的设备，
其中所述至少一个散热器包括：
第一散热器(160a)，其热耦合到所述DC电路中的所述第一电阻器(RDC)，和
第二散热器(160b)，其热耦合到所述AC电路中的所述第二电阻器(RAC)，且
其中所述热感知构件包括：
热流传感器(120)，其定位于所述第一散热器(160a)与所述第二散热器(160b)之间，所述热流传感器(120)适于测量所述第一散热器与第二散热器之间的热流并且将呈所述所测量的热流形式的热参数提供到所述平衡单元(140)。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述平衡单元(140)被配置成当从所述热流传感器(120)接收的所述所测量的热流指示在所述第一电阻器(RDC)与所述第二电阻器(RAC)之间不存在或存在极少热流时，确定达到热平衡。
10.如权利要求7所述的设备，
其中所述至少一个散热器包括：
共同散热器(260)，其热耦合到所述DC电路中的所述第一电阻器(RDC)并且热耦合到所述AC电路中的所述第二电阻器(RAC)，且
其中所述热感知构件包括：
第一组温度传感器(221)，其定位于所述第一电阻器(RDC)上的相应位置处或所述第一电阻器(RDC)处的相应位置处；和
第二组温度传感器(222)，其定位于所述第二电阻器(RAC)上的相应位置处或所述第二电阻器(RAC)处的相应位置处，
所述第一组和第二组温度传感器中的每一温度传感器适于测量所述位置中的相应位置处的温度并且将呈所述所测量的温度形式的相应热参数提供到所述平衡单元(240)。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述平衡单元(240)被配置成当从所述第一组和第二组温度传感器(221、222)接收的所述所测量的温度指示在所述第一电阻器(RDC)与所述第二电阻器(RAC)之间不存在或存在极小温度差时，确定达到热平衡。
12.如权利要求7所述的设备，
其中所述至少一个散热器包括：
共同散热器(360)，其定位于所述DC电路中的所述第一电阻器(RDC)与所述AC电路中的所述第二电阻器(RAC)之间，且
其中所述热感知构件包括：
第一热流传感器(320a)，其定位于所述第一电阻器(RDC)与所述共同散热器(360)之间；
第二热流传感器(320b)，其定位于所述共同散热器(360)与所述第二电阻器(RAC)之间；
第一组温度传感器(321)，其定位于所述第一电阻器(RDC)上的相应位置处或所述第一电阻器(RDC)处的相应位置处；和
第二组温度传感器(322)，其定位于所述第二电阻器(RAC)上的相应位置处或所述第二电阻器(RAC)处的相应位置处，
所述第一热流传感器(320a)适于测量所述第一电阻器(RDC)与所述共同散热器(360)之间的热流并且将呈所述所测量的热流形式的第一热参数提供到所述平衡单元(340)，
所述第二热流传感器(320b)适于测量所述共同散热器(360)与所述第二电阻器(RAC)之间的热流并且将呈所述所测量的热流形式的第二热参数提供到所述平衡单元(340)，且
所述第一组和第二组温度传感器(321、322)中的每一温度传感器适于测量所述位置中的相应位置处的温度并且将呈所述所测量的温度形式的相应热参数提供到所述平衡单元(340)。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述平衡单元(340)被配置成当从所述第一组和第二组温度传感器(321、322)接收的所述所测量的温度指示在所述第一电阻器(RDC)与所述第二电阻器(RAC)之间不存在或存在极小温度差时，和/或当从所述第一和第二热流传感器(320a、320b)接收的所述所测量的热流指示在所述第一电阻器(RDC)与所述第二电阻器(RAC)之间不存在或存在极小热流时，确定达到热平衡。
14.如权利要求13所述的设备，，其另外包括：
第三组温度传感器(323)，其定位于所述共同散热器(360)上的相应位置处或所述共同散热器(360)处的相应位置处，所述第三组温度传感器中的每一温度传感器适于测量所述位置中的相应位置处的温度并且将呈所述所测量的温度形式的相应热参数提供到所述平衡单元(340)。
15.如权利要求14所述的设备，其中所述平衡单元(340)被配置成将所述第三组温度传感器(323)所测量的温度用于以下操作中的至少一个操作：
a).验证所述第一和第二热流传感器(320a、320b)所测量的热流；
b).验证所述第一组和第二组温度传感器(321、322)所测量的温度；和
c).控制用于提供对所述共同散热器(360)的冷却的冷却单元。
16.如前述权利要求中任一项所述的设备，
其中所述DC电路(10；110；210；310)包括具有已知电阻值的精密电阻器(Rprec)，且
其中所述电测量构件(50)包括用于测量呈精密电阻器(Rprec)上的电压形式的所述至少一个电参数的电压计(150；250；350)。
17.一种确定呈具有AC电源(132；232；332)的AC电路(130；230；330)形式的目标(30)的功率值(49)的方法(70)，所述方法包括：
操作(72)可控DC电源(12)以将DC功率提供到DC电路(10；110；210；310)；
测量(73)与所述DC电路(10；110；210；310)和所述目标AC电路(30；130；230；330)的功耗有关的至少一个热参数，至少一个散热器(160a、160b；260；360)热耦合于所述DC电路(10；110；210；310)与所述目标AC电路(30；130；230；330)之间；
基于所述所测量的至少一个热参数来控制(74)所述DC电源(12)，以减小所述DC电路(10；110；210；310)与所述目标AC电路(30；130；230；330)之间的功耗差异；和
当达到(75)热平衡时，通过以下步骤确定所述目标AC电路(30；130；230；330)的所述功率值(49)：
取得(76)所述DC电路(10；110；210；310)的至少一个电参数的至少一个实时测量值；
基于所述至少一个电参数的所述取得的至少一个实时测量值来计算(77)所述DC电路(10；110；210；310)的DC功率值；和
使用所述计算的DC功率值计算(78)所述目标AC电路(30；130；230；330)的所述功率值(49)。
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