[实用新型]采用PWM乘法运算的集合型电子电度表

说明书

一种采用PWM乘法运算的集合型电子电度表，属于电参量测量领域。

现时之电度表为一个用户（独立电能计量通道）一个电度表的单体结构，而实际中却有许多是多个是电度表共同安装于一个表箱内，而且磁电式电度表之间有磁耦合，会产生互扰，因此专利申请号93103041.2的申请中表述了一个低成本的电子电度表结构，然而仍未能充分利用集合结构的特点，也未明确具体的传感方式。

本实用新型的目的是提供一种采用PWM乘法运算的集合型电子电度表，具有更多共用部分，结构简洁、紧凑、低成本、工艺简单、高可靠等特点。

本实用新型通过充分利用PWM乘法原理与集合型的特点，实现上述目的，主要特点：

1、采用脉冲调制（PWM）乘法运算原理，亦称为时间分割乘法原理，实现P＝U×I功率测量。

2、电压信号用作PWM波调制，产生电压调宽脉冲，即PWM波。

3、同一相线取电的电能计量通道可共用一个电压PWM波或PWM调制器。

4、三相电压之PWM调制器可共用一个三角波或三角波发生器，经比较器与电压信号比较，产生调宽脉冲－－PWM波，见图4。

5、电能传感器由电流／电压变换器、缓冲放大器、正反相电压开关和V－F变换器构成，其中电流／电压变换器将电流信号变换为电压信号，缓冲放大后用作正反相电压开关的参考端信号Ey，配合电压PWM波实现U×I的乘法运算，所得的积为功率信号，经V－F变换器积分并变换为电能脉冲。

6、电能传感器的功率信号可直接连至V－F变换器，也可在两者之间插入滤波器。

而电能传感器的电流／电压变换器可由电流互感器或分流器构成。

7、电能传感器的电能输出为脉冲形式。

8、计数显示终端可用各种类型的单片机、单板机或门阵列等数字处理部件检测电能脉冲，并显示输出电能数据。

其中PWM波为二电平脉冲，因此在集合型并联负载时，无插入损耗和串扰问题，兼容能力和抗干扰能力优于其它模拟乘法原理之集合型电度表，而结构和成本优于数字乘法原理之电度表。

与现有技术相比，本实用新型更简洁、紧凑、可靠，有更多共用部分，更低成本。

图1、图2、 PWM乘法器工作原理图。

图3、 常规PWM波调制器电路原理图。

图4、 三相电压PWM波调制器电路原理图。

图5、 电能传感器电路图。

图6、 集合型系统结构图。

PWM乘法运算原理：

电压比较器对三角波和调制信号比较后得脉冲输出，即PWM波，PWM波控制电压转换开关K，使Ex和－Ex交替输入滤波平均化电路，对应之平均值＋eave和－eave分别为：

＋eave＝Ex×T1／（T1＋T2） －eave＝－Ex×T2／（T1＋T2）

总的输出平均值为

Eo＝＋eave＋（－eave）＝Ex×（T1－T2）／（T1＋T2）

因用Ey进行（T1－T2）／（T1＋T2）脉冲宽度调制

所以Eyoc（T1－T2）／（T1＋T2） EoocEx×Ey

工作原理参见图1、图2。

附图说明：

图1：Ey调宽脉冲控制开关K轮流接通＋Ex和－Ex，在平均化后得乘积Eo输出。 图2：低频信号Ey对于高频三角波为基本不变，三角波与Ey比较成为PWM波，并对Ex取样，得平均值Eo。

图3：三角波发生器产生线性对称三角波，经比较器与Ey比较产生PWM波；PWM波调制正反相电压开关K，令Ex经K轮流输出EX和－Ex，AZ为低通滤波器，作平滑化处理，产生平滑的乘积Eo；图中虚线框部分为正反相电压开关K，它的作用是在脉冲f控制下使输入之Ex信号变为与f相关之幅度为＋Ex和-Ex之脉冲信号输出。

图4：三角波发生器产生线性对称三角波，经比较器后产生三相电压PWM波：f_A.f_B.f_C。

图5：电能传感器包括电流／电压变换器、缓冲放大器、正反相电压开关和V－F变换器构成，其中电流／电压变换器将电流信号I变换为电压信号，缓冲放大后用作正反相电压开关的参考端信号Ex，电压PWM波控制正反相电压开关实现U×I的乘法运算，所得的积为功率信号，经V－F变换器积分并变换为电能脉冲。

图6：F为图4所示三相电压PWM波调制器，将U_A.U_B.U_C变为f_A.f_B.f_C，C1……Cn为图5所示电能传感器，Ii为电流输入端，fx为电流对相之电压PWM波；Wi为输出电能信号，S为计数显示终端，P为系统电源。