TW201126173A - Selectable delta or wye voltage configuration for power measurement - Google Patents

Description

201126173 六、發明說明： 尤其是指用於功率測量的可 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於功率測量， 選擇三角型或γ型電壓組態。 【先前技術】 典型地，對於工業以γ型組態供應三相功率，該 組態包括三個導體及一個中性點。在γ型組態中，向負韋 供應之電壓測定為導體與中性點之間的電壓。然而，在一 些情況下，以三角型組態供應三相功率，該三角型組態包 括三個導體但無中性點。在三角型組態中，向負載供應之 電壓測定為導體對之間的電壓。t計算由負載消耗之功率 量時，功率計量設備考慮正在使用何種電I组態。通常， 功率計量設備經設計以基於Y型組態計算功率消耗。若所 供應之電塵呈三角型組態，則使用變壓器使相電壓逐步降 低來模擬輸入至功率計量設備之γ型組態且向γ型電壓 應接地連接。 Μ 【發明内容】 提供一種可與功率計一起使用之電壓組態選擇器。該 電壓組態選擇器包括虛接地（virtual ground )，其分別用於 向負載供應之多相電壓之第一輸入電壓及第二輸入電壓以 刀別產生第一及第二γ型電壓。第一電壓微分器輸入第一 及第二γ型電壓且輪出第一三角型電壓，該第一三角型電 壓計算為第一 Y型電壓與第二Y型電壓之間的差。輪出電 壓選擇器接收第一 γ型電壓及第一三角型電壓且選擇性輸 4 201126173 出第一γ型電壓或第一三角型電壓。 在—例示性具體實例中，虛接地提供用 之多相電壓之第三輸電 、；σ負載供4 两吨 电堙的虛接地以產生第=γ剂& 廢。第二電壓微分器輪入第二及第 -Υ型電 三角型電壓，咳第- 電昼且輸出第二 。亥第一二角型電壓計算為第二 三Υ型電屢之間的差。第三電麼微分器輸=與第 型電壓且輪出第三三角型電麼，該第 ：二第- Υ 第三γ型電壓與第-Υ型電壓之間的：：二=計算為 接收第一、第-及第一、 輸出電壓選擇器 ,, 帛一及第二γ型電磨以及第一、第…一 电i且選擇性輪出用於輸出之第、 型電壓或第-、第二及第三三角型電屡。 及第三γ 提供-種計算向負載供應之功率的功率叶 括測量在向負載供應之多相電塵之各相上向 丰汁包 流且提供指示所測得電流之電流 β 、 ”應之t 選擇器提供指示由向負 電流計。電壓組態 壓的電壓信萝。靈 各相供應之電 之多相電壓之組態針對 门負载供應 2與中性點間電厂堅的電壓信號。電壓组能選擇Γ電 要變麼器來在相對相間 二广不需 轉換。功率計算組件至”八❹：11點f“屋之間進行 算由負载消耗之功率。於電流信號及電廢信號計 提供-種電屋組態選擇方法 於向負載供應之多相電塵之第一、第方供分别用 分別產生第—帛一及第二輸入電壓以 —第二γ型電壓的虛接地。藉由蜊定 201126173 第一 Y型電壓與第二γ型電壓之間的差來產生第一三角型 電壓。藉由測定第二Υ型電壓與第三γ型電壓之間的差來 產生第二三角型電壓。藉由測定第三γ型電壓與第一 Υ型 電壓之間的差來產生第三三角型電壓。選擇性輸出第一、 第二及第三Υ型電壓或第一、第二及第三三角型電壓。 【實施方式】 併入本說明書中且構成本說明書之一部分的隨附圖式 說明本發明之各種態樣之各種例示性系統、方法及其他例 不性具體實例。應瞭解’圓中所說明之元件邊界（例如方 框、方框組或其他形狀）表示邊界之一實例。一般技術者 應瞭解，在某些實施例中，一元件可設計成多個元件，或 多個兀件可設計成一元件。在某些實施例中，一展示為另 一 7C件之内部組件之元件可實施成外部組件，且反之亦 然。此外，元件可不按比例繪製。 圖1Α說明監測來自向負載供應之電源之功率的功率計 量系統Η)。在圖1Α中所說明之實施例中’由電源供應之功 率為三相功率’其W Υ型組態向負載供應，使得負載連接 於Υ型電麗電路之支線（leg)與接地之間。與所供應之功 率之三個相相關之導體標記為“及〇在一典型系統中， 相對於接地在各導體上所感測到之電塵為約i2〇v。 功率計量系統10包括一電壓組態選擇器2〇、 ^組件⑽及"'顯示器組件4G。在—些具體實例中，功率計 ::統’不包括顯示器組# 4〇’而可能簡 功率值傳輸至另-組件。功率計算組件3〇輸入各導體I: 201126173 感測電流、i 電壓、、v2、v23:二及由尸組態選擇器扣輸出之感測 值L、l2、“及電壓值v、.▽ ^邛刀基於輸入電流 且將計算出之功率卜| 2、V3計异由貞載消耗之功率， 中未示h 出至顯示器4G及/或其他系統組件（圖 功率計算組件40並 Y型組態向負载徂/ ”有基於電壓以三角型抑或 J貝載供應而調適1描祚 細地描述，電壓έ 、’、 ^ 。如關於圖3更詳 电屋組態選擇器2〇經 塵組態的感物。因此，在0丨八：以輸出對應於所選電 連接，則由電屡組能選㈣屮 若負載以Υ型組態 約120 V。 4擇續出之感測電麼V,、ν2、％為 圖1Β說明亦展示於圖1Α中之功率計量系统1〇 1Β中所說明之實施例中， Ώ 負載供應，使得負載連接二:Γ 三角型組態向 從忖貝戰逑接於二相輸入電壓之支線之間。與

所供應之功率之三個相相關之導體標記為A、Β及〇在I 典型系統中’相對於接地在各導體上所感測到之電壓為約 1 20 V如關於圖3更詳細地描述，電壓組態選擇器經組 態以輸出對應於所選電壓組態之感測電壓。因此，在圖m 中，右負載以二角型組態連接，則輸出約2〇7 V之感測電壓。 圖2Α及2Β說明一例示性功率計算組件4〇 (由

Integrated Products公司出售之Maxq3 18〇積體電路器件） 之預設輸入組態。在兩個圖中，由導體A供應之功率計算 為I/Vi，由導體B供應之功率計算為l2xV2，且由導體匸 供應之功率計算為ΙαV3。如圖2A中所示，當以γ型組態 201126173 供應電壓時，電壓Vi、V λ/ ^ 2、V3假疋測量為導體與接地之間 的電壓。如圖2Β中所示’當以三角型組態供應電壓時 測電壓V,、：2、V3假定測量為導體電壓之間的差。心

因此’若負載在三角型組態電壓下連接於導體A與B 之間但在A與接地之間測吾φ厭 间州1電壓V丨’則功率計算組件30 將錯誤地計算功率。同樣， 右負載在Υ型組態電壓下連接 至導體Α及接地但在a與R夕Μ .目丨丨息雨广 ^ 興B之間測$電壓V丨，則將錯誤地 計算功率。典型地，當 田刀+汁算組件經組態以在假定指定 電壓組態（三角型或γ型）下斗曾Λ玄 ϊ·)下a十异功率而電壓實際上以另 …電壓H (—角型或γ型）供應時，在將電壓輸入至功 率計算组件之前使用外部ρτ變壓器將導體電壓轉換成適當 組態。 回到圖1A及1B ’電壓組態選擇器2〇輸入導體A、B 及C上之電壓且視已選擇何種組態而定輸出對應於三角型 或Y型電壓之感測電壓％、％、％。感測電壓組態可例如 由開動電壓組態選擇器2〇上之開關（圖中未示）來選擇。 匕電壓組恶選擇器2〇可藉由產生適當感測電壓Vi、、 3及向功率什算組件3〇提供適當感測電壓'、V2、％來 消除對外部變壓器之需纟，如結合圖3及4更詳細描述。 圖3說明電壓組態選擇器1〇〇之一例示性具體實例。 電屢組態選擇器1GG輸人導體A、B及C上之電壓的逐步降 。-i式（在些情况下大致處於5V之範圍内）》對導體電 墨進行之定標度可視電壓組態選擇@ 100巾所用之其他組 件的能力而不同。電壓組態選擇器100輸出呈所選電壓組 8 201126173 :、且：於輪入至功率計算組件（圖3中未示）之電壓 V!、v2、v3 〇 地】^屋組態選擇器100包括虛接地（展示為各別輸入接 22、】24)，其為導體Α、β及 塵提供接地路徑。以“,力心 U降低之电 組熊中 ^ 了在内。卩提供且可接近γ型電壓 擇 .泉之電位。藉由提供此虛接地，電壓組態選 ° 在不連接至中性線下對於i道<3* Α 近丫型 Γ線下對於各導體A、W C形成接 V " 31電壓Vy丨、VY2、νΥ3。將γ型電歷Vy丨、 Y2 Υ3輸入至輸出電壓選擇器150。 微分芎及：心選擇& 1〇0包括第-電壓微分器、第二電壓 實：：厂三電壓微分器在所說明之具體 =:壓微分器為運算放大器⑶、—及相關 入Υ型雷^封閉迴路組態連接。各電職分器輸 電《。舉1之兩者m型電壓之間的差作為三角型 出差作A v 電I试刀益輸入vY丨及Vy2且輪 是作為νΛΙ。同樣，.第二 ，差作為〜，且第：2 =: 一3 且輪…將三二;“/:7輸；V:及％ 出電壓選擇器15〇。 △丨Λ3輸入至輸 選擇器15。選擇“型電壓Ή — 示性=厂〜'2、〜輸出至功率計算組件。在一例 包括^中，輸出電壓選擇胃15Q為類比多卫器，其 、：：151，該選擇器151開動-組開關152以在〜、 W ^ νΜ、νΔ2、νΛ3之間進行選擇以供作為V丨a、、

9 S 201126173 v3a輸出。選擇器可為雙列直插式開關（dipswitch)或笪他 機械構件’或可對電子輪入作出反應。可藉由定標電路 160、160’、160"對由輪出電壓選擇器15〇輸出之電壓進行 進一步定標。®此’藉由操作選擇器，可易於根據需要選 擇且改變用於指定負載之適當電壓組態。 、 雖然上述描述内容描述電壓組態選擇器在三相功率之 所有一個相-^使用時之操作，但應瞭解電壓組態選擇器 可用於少於三個相。 圖4為概述電壓組態選擇方法4〇〇之一例示性具體實 例的流程圖。在4 Η)，提供分別用於向負載供應之多相電壓 之第一、第二及第三輸入電壓以分別產生第_、第二及第 三Υ型電壓的虛接地。纟420,產生包含第一 γ型電壓與 第二Υ型電壓之間之差的第一三角型電壓、包含第二丫型 電壓與第i γ型電壓之間之差的第二三角型電壓以及包含 第三Υ型電壓與第一 γ型電壓之間之差的第三三角型電 壓。在430’如所選擇’輸出第一、第二及第三γ型電壓或 第一、第二及第三三角型電壓。 在二具體貫例中，對於向負載供應之多相電壓之各 相肩丨1向負載供應之電流，且基於所測得之電流及選擇性 輸出之所選第一、第二及第三γ型電壓或第_、第二及第 二·二角型電壓來計算由負載消耗之功率之量。 雖然已藉由描述實施例來說明例示性系統、方法等， 且雖然已相當詳細地描述實施例，但本發明申請者不欲將 隨附申請專利範圍之範疇侷限或以任何方式限制於該細 10 201126173 節。當然，出於描述本文所述之系統、方法等之目的，不 可能描述組件或方法之每種可構想之組合。因此，本發明 不限於所展示及描述之特定細節、代表性裝置以及說明性 實施例。目此’本申請案意欲涵蓋屬於隨附申請專利範圍 範疇内之改變、修改及變化。 就實施方式或申請專利範圍中使用之術語「包括」而 言’其意欲在方式上與術語「包含」纟申請專利範圍令用 作過渡詞時所理解類似為包含性的。 【圖式簡單說明】 圖1A為包括對以γ型組態供應之負載電壓起作用之電 壓組態選擇器的功率計| $系統之一例示性具體實例的功能 方塊圖。 之負載電壓起作用之 例示性具體實例的功 圖1Β為包括對以三角型組態供應 電壓組態選擇H的功率計量系統之— 能方塊圖。 :=28為分別說明用於γ型及三角型電 標準功率計量組件輸入約干立汉二冉 的不思性電路圖 意性電路圖。 擇盗之—例示性具體實例之示 圖4為概述電壓組態 流程圖。 -伴万法之一例示性具體實例的 【主要元件符號說明】 10 :功率計量系統 20 :電壓組態選擇器 11 201126173 30 :功率計算組件 40 :顯示器組件 100 :電壓組態選擇器 1 2 0 :輸入接地 122 :輸入接地 124 :輸入接地 1 3 0 :第一電壓微分器 131 :運算放大器 134 :第二電壓微分器 135 :運算放大器 1 3 7 :第三電壓微分器 138 :運算放大器 150 :輸出電壓選擇器 151 :選擇器 152 :開關 160 :定標電路 16(V :定標電路 160π :定標電路 400 :電壓組態選擇方法 12

Claims (1)

1. 201126173 七、申請專利範圍： 1 _ 一種電壓組態選擇器，其包含： -虛接地’其分別用於向負載供應之—多相電壓之第 一輸入電壓及第-給λ ‘广 坚汉弟—輸入電壓，以分別產生第— 第二γ型電壓； t 一第-電壓微分器，其輸人該第—γ γ 型電壓且輸出包含兮货 nΑ來 出匕3 °亥第—Υ型電壓與該第二¥型電壓之間 之差的第一二角型電麗；及 一輸出電壓選擇琴，甘 一 °其接收s亥第一 γ型電壓及該第一 二角型電壓且選擇性輪 ν ^ 電壓。 ㈣輸出㈣- Υ型電壓或該第一三角型 2.如申請專利範圍第i項之電麼組態選擇器，其中該虛 =供用於該向該負載供應之多相電廢之—第三輸入電 昼以產生-第三丫型電壓的一虛接地，該方法包含： :第二電壓微分器，其輸入該第二Μ電壓及該第三Y 型電屡，且輸出-包含該第^型電壓與該第三丫型電壓 之間之一差的第二三角型電壓； 電壓及該第一 Υ 第一Υ型電壓之 一第三電壓微分器，其輸入該第三γ型 型電壓且輸出一包含該第三γ型電壓與該 間之一差的第三三角型電壓；及 一鞭出電壓選擇器，里接收今 丧叹。茨第一 Υ型電壓、該第二 型電麼及該第三γ型電焊 二 以及°亥弟一二角型電壓、該第 —i電壓及該第三三角型電壓，B，登孩以认 之1% 且選擇性輸出用於輸 心该第一 γ型電壓、該 γ 1¾壓及§亥弟三γ型電壓 13 201126173 該第一三角型電壓、該第二三角型電壓及該第三三角型電 壓。 3. 如申請專利範圍第1項之電壓組態選擇器，其中該虛 接地經組態以具有約等於供應該第一輸入電壓之一電源之 γ型中性點之一電位的一電麼電位。 4. 如申請專利範圍第i項之電壓組態選擇器，其中該第 -電麼微分H包含以—封閉迴路組態與作為輸人之該第一 Y型電壓及該第二γ型電壓連接之一運算放大器。 5·如申請專利範圍第i項之電壓組態選擇器，其中該輸 出電壓選擇器包含-類比多工器’其輸人該第—γ型電壓 及該第一三角型電塵且選擇性輸出該第-Υ型電壓或該第 一三角型電壓。 6. 如申明專利範圍第i項之電壓組態選擇器，盆包含一 輸出電壓定標電路，其定標該輸出電壓選擇器之用於 輸入至一功率計算組件之該輸出。 、 7. 一種計算向-負載供應之功率的功率計，其包含： 電流计’其測量在向一負載供應之-多相電壓之各 才上向该負載供應之電流^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 流信號； 权仏彳日不忒所測得電流之—電 -電壓組態選擇器，其提供指示由 多相電壓之各相供應之該電壓的一電 、：之4 φ m f各相基於向該負載供應之該多相 電壓之一組態選擇性於φ拟& 夕相 中性㈣帝r 月'J出對應於一相對相間電壓或-相與 f生點間電壓之_ Φ w u i h唬，該電壓組態選擇器不需要一 14 201126173 艾壓器來在相對相間電壓與一相與中性·點間電壓之間進 行轉換；及 功率叶异組件’其至少部分基於該電流信號及該電 壓信號計算由該負載所祕之該功率。 申a專利範圍第7項之功率計，其中該電能 擇器包含： 、心进 "虛接地，yX ^ ^ /、刀別用於向該負載供應之一多相電壓之 第一輸入電壓、坌 弟一輸入電壓及第三輸入電壓以分％ | 第一 Y型電壓、筮刀乃]屋生 弟一Υ型電壓及第三γ型電壓； :第-電壓微分器’其輸入該第一 γ型電壓 型電壓且輸出包含兮笙 匕“亥苐-Υ型電壓與該第二Υ型電壓之間 差的弟一三角型電壓； …第二電壓微分器，其輪入該第二Υ型電壓及該第：γ 型電塵，且輸出包含該第二 f—Y 間之-差的一第…， 第二¥型電壓之 J 第一二角型電壓； 型電：=!麼微分器’其輸入該第三¥型電麼及該第- γ 之-差的：第包含該第三γ型電壓與該第-γ型電磨之間 第二二角型電壓；及 輸出電壓選擇器，其接收該第一υ 型電麼及兮土》茨弟一 Υ 及》亥第。Υ型電塵以及該第一三 三角型電壓及該第三三角型電，電ϋ第-之該第—γ " 選擇性輸出用於輸出 γ型電壓、該第二γ型電塵 該第一 r鱼刑 及11亥第二Y型電壓或 弟-角型電壓、該第二三角型電壓 壓。 电丄久成第二三角型電 15 201126173 9. 如申„月專利乾圍第8項之功率計，其中該第一電壓微 分器 '該第二電屋微分器及該第三電壓微分器包含以一封 閉迴路組態分別與作為輸人之該第― 型電塵 '該第二¥型電壓及，第一……第 电壓及β亥第二γ型電壓以及該第三γ 型電壓及該第一 γ型電壓連接的運算放大器。 10. 如申請專利範圍第8項之功率計，其中該輸出電壓 選擇器包含-類比多工器，其輸入該第_ γ型電壓、嗜第 二Υ型電壓及該第三γ型電麼，以及該第—三角型電壓、 該第二三角型電愿及該第三三角型電壓，且選擇性輸出該 第- Υ型電壓、該第二丫型電壓及該第三γ型電壓或該第 一三角型電壓、該第二三角型電麼及該第三三角型電壓。 11. 一種方法，其包含： Μ提供一虛接地，其分別用於向負載供應之一多相電壓 之第-輸入電壓、第二輸入電壓及第三輸入電壓以分別產 生第一 Υ型電壓、第二γ型電壓及第三¥型電壓； 產生一第一三角型電壓，該第-三角型電壓包含該第 一 Υ型電壓與該第二γ型電壓之間之一差； 產生一第二三角型電壓，該第二三角型電壓包含該第 Υ型電壓與該第三γ型電壓之間之一差； 產生第二二角型電壓，該第三三角型電壓包含該第 三Υ型電壓與該第一 γ型電壓之間之一差；及 選擇性輸出該第一Υ型電壓'該第二¥型電壓及該第 三Υ型電壓或該第一三角型電壓、該第二三角型電壓及該 第三三角型電壓。 16 201126173 12.如申請專利範圍第u項之方法，其中藉由將該第一 Y型電壓和該第二Y型電壓、該第二γ型電壓和該第三Y 型電壓以及該第三γ型電壓和該第一 γ型電壓分別輸入至 第-運算放大器、第二運算放大器及第三運算放大器來進 行該第一三角型電壓、該第二三角型電壓及該第三三角塑 電壓之產生。 U·…寻判範圍第"項之方法，其中藉由將該第一 、該第二γ型電星及該第三γ型電愿以及該第一 一角型電壓、S亥第二三角型電壓及兮第一一& 至選擇該第…電塵”第二第二二角型電壓輸八 者、，第-v心 角型電屋中之其中- 及；；壓與該第二三角型電壓中之其中-者以 及邊第二Υ型電壓與該第三三 輸出的-類比多工器來進行 i《其中-者以供 裔木進仃忒選擇性輸出。 14·曰如申請專利範圍第11項之方法，…. 測里在向該負載供應之該多、H 供應之電流；及 电反之各相上向該負載 基於邊所測得之電流及選擇性 電壓、該第二Y型電壓及該第三γ出之所選該第-Y型 電壓、該第二三角型電壓及該第三:型電壓或該第-三角型 負載消耗之功率之量。 —一角型電壓來計算由該 15·一種裝置，其包含： 用於提供-虛接地之構件，該 供應之一多相電壓之第一輸入電壓、地分別用於向負載 輸入電壓»別產生第_^ =第二輪人電壓及第三 土电壓、楚 牙〜γ型電壓及第 17 201126173 三Y型·電壓； 用於產生一第一三角型電壓的構件，該第一三角型電 壓包含該第一γ型電壓與該第二γ型電壓之間之一差； 用於產生一第二三角型電壓之構件，該第二三角型電 壓包含該第二Υ型電壓與該第三Υ型電壓之間之一差； 用於產生一第三三角型電壓之構件，該第三三角型電 壓包含該第三Υ型電壓與該第一 Υ型電壓之間之一差；及 用於選擇性輸出該第一 Υ型電壓、該第二Υ型電壓及 該第三Υ型電壓或該第一三角型電壓、該第二三角型電壓 及該第三三角型電壓之構件。 八、圖式. (如次頁） 18