[实用新型]一种基于模拟乘法器用于交流电源的有效功率测量装置

说明书

本实用新型涉及一种基于模拟乘法器用于交流电源的有效功率测量装置，将交流电压的波形实时瞬时的变化转化为无数个非常微小的脉宽的变化，取微小的脉宽区间，用两个脉宽相反且随着Vu作实时变化的矩形波和交流电流的瞬时值作无数次的瞬时积分，求平均值，得出正弦包络的脉宽波形，经滤波得一直流电平。本实用新型可以对负载对应的交流电流信号和输出的交流电压信号处理后做运算，实现交流有效功率的测量；精度可达到线性可编程交流电源的使用要求，有效功率的实现速度比在DSP中通过计算要快；对有相位差的交流电流和交流电压信号，可实时检测出其对应的交流有效功率；实现的硬件电路简单，所用的集成芯片都可以国产化，价格低廉。

技术领域

本实用新型涉及有效功率测量领域，尤其是一种基于模拟乘法器用于交流电源的有效功率测量装置。

背景技术

交流电源需要测量有效功率等参数，现有的技术可以通过分别采集负载对应的交流电流和输出的交流电压经处理后送到DSP，在一个周期内同步逐次采点做乘积求平均值的方式来计算得出有效功率。其主要通过软件的方法在DSP中通过计算得出有效功率。其速度主要取决于DSP中AD的采样速率，其精度主要取决于一个周期采样点数的多少，高速会使DSP成本增加，高精度需一个周期采样的点数多，其速度会变慢。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于模拟乘法器用于交流电源的有效功率测量装置，主要用于交流电源有效功率测量，交流负载变化时可实时检测出其有效功率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于模拟乘法器用于交流电源的有效功率测量装置，包括，

积分电路，对输入的电压进行积分，将其转化成无数个脉宽变化的方波信号；

电压跟随器，连接到第一模拟开关的一端；

反向比例运算电路，连接到第二模拟开关的一端；

第一与非门，控制第一模拟开关，实现第一模拟开关两端的导通；

第二与非门，控制第二模拟开关，实现第二模拟开关两端的导通；

比较器，输出端连接第一与非门；

自维持充放电电路，对得到的正弦包络的脉宽波形Uo进行不停的充放电，不停进行调整，最终得到一直流电平Uo。

进一步的说，本实用新型所述的第一与非门和第二与非门取同一组正负电源供电电源；所述的第一模拟开关与第二模拟开关的供电电源和与非门的供电电源相同。

再进一步的说，本实用新型所述的比较器的同相输入电压大于等于0时，第二模拟开关闭合；当比较器的同相输入电压小于0时，第二模拟开关断开。

本实用新型的发明点在于，创造了一种高速度、高精度且输入的交流电流和交流电压变化时，可以实时准确的测量出负载对应的有效功率。

其关键点一在于如何控制有效功率的精度问题，其精度主要取决于给与非门供电的正负电源的性能。同时其精度还受到R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，C1的影响。电阻选择高精度低温飘的，电源选择噪声小且稳定的；其关键点二在于模拟开关K1，K2的交替导通情况，其交替导通时间在us级别，随着Vu的瞬时电压的改变其交替导通也在不停的变化，选择模拟开关时，需考虑提供给与非门芯片供电电源在模拟开关导通和断开瞬间的噪声影响。

其创新点在于，将交流电压的波形实时瞬时的变化转化为无数个非常微小的脉宽的变化，取微小的脉宽区间，用两个脉宽相反且随着Vu作实时变化的矩形波和交流电流的瞬时值作无数次的瞬时积分，求平均值，得出正弦包络的脉宽波形，经滤波得一直流电平。