CN1531655A - 直接连接的电度表中相位移的补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一直接连接的电度表中在电压测量的第一输入端(3)和电流测量的第二输入端(4)之间的相位移补偿电路，其中在第二输入端(4)的上游设有一起电流变换作用的直流电容限变流器(5)和在第一输入端(3)的上游设有一高通滤波器(R1，C)，用作与频率无关的相位补偿的第一校准。相位补偿的进一步校准则由测量晶片(2)中的校正器(6)作出，该校正器(6)与电压测量和电流测量的输入端(3，4)并联。
Description
技术领域
本发明涉及计量技术，更具体地说，涉及一种直接连接的电度表中电压和电流测量之间相位移的补偿电路。
背景技术
在工业应用上，电子电度表因其与电动机械电度表相比有多种优点故而在很大程度上业已被多方面所认可。现在已知的工业电度表都是间接连接，也就是说各自通过变流器或变压器来显示满足及符合标准的特性。电子电度表突出的特点是它们能远距离读出读数、不需维护、轻巧、准确和电流量程大。
由于有这些比电动机械电度表更明显好的优点，故而着重于家用方面的电子电度表的应用也日益增长。从安装模式可以看得出上述家用电度表和工业电度表之间的基本差别：家用电度表一般是直接连接，这表示它们要与连接负载的线路直接连接。因此，电流测量起关键的作用，因电度表要进行电压隔离，此外，这些电度表要满足按照国际标准IEC1036的严格要求。符合该国际标准的电流及电压测量的准确度的要求包括低振幅误差率(＜1％)、低相位误差率(＜0.3°)和小线性失真。而且，按照所述标准，直流电容限必须达到Imax/π；这表示这样一种混合电流负载式电子电度表必须能按照国际标准直流分量≤Imax/π继续测量。因此，这些直接连接的电子电度表尽管按直流电成量达到Imax/π也不会达到饱和，但即使当这样一直流偏压下负载交流分量高达Imax时，其本身仍必须能够说明。
众所周知，直流电容限变流器的直流电阻高达Imax/π，但这些直流电容限变流器并不能满足对最大允许相位移的要求，因为其使用时电流和电压测量值之间的相位移可高达5°。例如，如DE19639410A1中所述，利用延时来校正相位移只能作有限地补偿。因为家用电度表是大量生产的产品，在挑选部件中以经济角度考虑尤其重要。因此，在传统电度表中所装的校正相位移只可能用延时在小范围内调整，除此之外，这种延时校正手段没有跟频率配合，而该校正本身与频率相关的，故而受到限制。
然而，长久以来在电能供给方面电度表不必测量直流电，但如果需要的话，则必须受关注，用作转换的电流检测器将是永久性的，特别因为其简单、便宜及牢固。
发明内容
本发明的目的在于为上述种类电度表提供一相位移的补偿电路，其在混合电流负载下也能承受国际标准规定的直流允许限值而不会受到损坏，同时，能在给定的标准范围内正确检取具有所有一般操作中的市电频率的有功输出和无功功率。
本发明的目的还在于确保该补偿电路坚固耐用，而且为了大量应用，其应简单及能以经济成本大量生产。
本发明的目的是通过权利要求1中所述的特征达到的。本发明的附加有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明的主要部份在于对于直接连接的电度表，通过直流电容限变流器，则其能容限一符合国际标准规定的混合电流负载而不会受损害，利用电压途径中的高通滤波器来获得在电流测量和电压测量之间的相位移补偿，其与频率无关。一常规的直流电容限变流器于电压途径上利用它的高通特性对与频率相关的相位移起作用，然后该与频率相关的相位移通过电压途径上高通滤波器的同样与频率相关的相位移来补偿。因为该高通滤波器的高通特性适合于直流电容限变流器的高通特性，因此可有效地进行这种相位移的补偿而与频率无关。
本发明一特别好的配置提供了高通滤波器，其包括一电阻和一电容器，故而其简单、廉价和坚固耐用。
如果在高通滤波器和电压测量的输入端之间再设置另一电阻用作分压，则更为有利。此外，最好在直流电容限变流器和电流测量的输入端之间设置一负载电阻用作电流电压变换。
使电流测量和电压测量的两输入端分别与一测量晶片连接，利用可编程的校正器就可进一步校准电流和电压之间的相位补偿。一种特别简单又便宜的校正器的外形狭小并且只需要延时和滞后或者与高通滤波器作上述相位补偿有关的电流电平的比较在电压电平的前面。因此，可以这样选择高通滤波器，以最小的校准来达到整体校准，以至于测量晶片的校正器本身所处位置能够利用延时对残留的相位移作出补偿，或者高通滤波器在测量晶片的校正器的补偿范围中以中度校准方式达到整体校准。
直流电容限变流器应该理解为变流器，按照标准，该变流器能承受高达Imax/π的直流电允许限值而不受损害，换言之，该直流电容限变流器本身不会因含有Imax/π连续分量的混合电流而饱和，而使准零误差转换成在相位移之内待测的交流电分量。
按照本发明所采用的补偿电路，甚至允许采用一般的测量晶片，这些晶片本身并不能校正相位移，因相位移出现可能与直流电容限变流器有关。因此，该补偿电路能在符合一般测量晶片标准下与这些直流电容限变流器一起使用。
附图说明
附图以简化示意方式表示本发明的一个实施例。唯一的附图所示为根据本发明直接连接的电子电度表的补偿电路。
具体实施例
唯一的附图所示为测量电路装置1，其中示出三相电源的每一相的一个电压测量的输入端3和一电流测量的输入端4。所有电压测量输入端3和电流测量输入端4都连接到测量晶片2，该测量晶片2包括一校正器6，为了相位补偿。每一电压测量输入端3的上游均设有一高通滤波器，其由一电阻R1和一电容器C组成，而该高通滤波器可以再补加一电阻R2用来为输入端3作分压。在每一电流测量输入端4前均设有一直流电容限变流器5；为了把一电流讯号转换成电压讯号，可将一负载电阻RB前置在容限变流器5上。
如附图所示，具有前置测量晶片2的测量电路装置1表示一直接连接的电度表用作测量电压讯号和测量电流讯号的电路。这种电度表用于家居，换言之，在经济角度考虑下家用电度表是大量生产的产品。家用电度表相对于环境地下室加热装置、地下室装置和楼层间的装置还需要坚固耐用、制作简单和廉价。
电流回路中的直流电容限变流器5具有良好的坚固耐用性和经济性，然而，其也会在经转换的电流讯号与输入端3的电压讯号之间产生不必要的大角度相位移。这相位移一方面与频率有关，另一方面，很大程度上跟电流强度中待测电流的范围无关，因此可借助于在电压测量的输入端3上游的高通滤波器R1和C引出一适当而也与频率有关的相位移，藉此，对在电流测量和电压测量之间产生的一跟频率无关的相位作补偿。
这种以高通支持的相位补偿是以这样一种方式达到，即高通滤波可达到测量晶片2中校正器6的可能相位补偿范围。一种高通支持的相位补偿的配置是为使这种准达至最小而设，最多达到校正器6的相位移补偿的下限，或者，在另一种的配置中，该校准可延伸到校正器6的相位移补偿的中间范围。在这两个配置例中，仍然要考虑到与频率无关的整体校准，以此保证电流测量和电压测量之间的绝大部分相位补偿。
通过上述的步骤，再由测量晶片2的校正器6作进一步的相位补偿。因为这部份的相位补偿对于高通支持相位补偿较少，所以可接受利用校正器6所做到的相位补偿是与频率相关的。利用软体的方法就可以让校正器6做到一可编程的延时。同时也可以想象得到通过校正器6再作进一步的相位补偿，这样的补偿可由一些部件完成。
而且，附图中所示的测量电路装置的三相电源配置也能做成仅仅单相而不用再作新的发明。在本发明的构思中，也可以想到除了利用由R1，C组成的高通滤波器之外，也可以在测量电压的输入端3的上游用R-L滤波器。
标号对照
1 测量电路装置
2 测量晶片
3 电压测量输入端
4 电流测量输入端
5 直流电容限变流器
6 校正器
R1 电阻
R2 电阻
C 电容器
Claims (7)
1.直接连接电度表中在一电压测量的第一输入端(3)和一电流测量的第二输入端(4)之间的相位移补偿电路，并且在所述第二输内端(4)的上游设有一直流电容限变流器(5)，其特微在于为了电压测量，在第一输内端(3)的上游设有一高通滤波器(R1，C)，用于与频率无关的相位补偿的第一校准。
2.根据权利要求1中所述的补偿电路，其特征在于高通滤波器(R1，C)包括第一电阻(R1)和一串联电容器(C)。
3.根据权利要求1或2中所述的补偿电路，其特征在于一第二电阻(R2)并联地设在高通滤波器(R1，C)和电压测量的第一输入端(3)之间，用作分压。
4.根据权利要求1到3中任何一项所述的补偿电路，其特征在于把一负载电阻(RB)设在直流电容限变流器(5)和第二输入端(4)之间，用作电流测量。
5.根据权利要求1到4中任何一项所述的补偿电路，其特征在于高通滤波器(R1，C)的与频率相关的相位移大致上相当于直流电容限变流器(5)的与频率相关的相位移。
6.根据权利要求1到5中任何一项所述的补偿电路，其特征在于测量晶片(2)连接到第一和第二输入端(3，4)，所述测量晶片(2)有一个可编程序的校正器(6)，用作电压测量和电流测量之间的相位补偿的第二校准。
7.根据权利要求6中所述的补偿电路，其特征在于所述相位补偿的第二校准与频率相关。
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