專利名稱：用于測(cè)量電流的方法和電路布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照數(shù)值大小和相位測(cè)量電流的方法和電路布置，并且可應(yīng)用于準(zhǔn)確觸發(fā)在斷路器內(nèi)的電子觸發(fā)器。
對(duì)于斷路器內(nèi)的電子觸發(fā)器，要求始終比較準(zhǔn)確地遵照預(yù)定的觸發(fā)特性曲線并顯示電流值。一種已公知的為了獲得較高的電流測(cè)量精度所采取的措施是，使用羅高夫斯基線圈和接在其后的積分器及標(biāo)準(zhǔn)化放大器。
用于提高精度的另一項(xiàng)公知措施是，提高模擬信號(hào)的取樣速度以及改善通過(guò)軟件對(duì)取樣值的評(píng)估。
在DE 35227391A1中記載了對(duì)測(cè)量值取樣并對(duì)取樣得到的測(cè)量值繼續(xù)進(jìn)行處理，以產(chǎn)生一個(gè)取決于過(guò)電流大小和持續(xù)時(shí)間的觸發(fā)信號(hào)。在此方法中將探測(cè)得到的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，它們按照一給定的函數(shù)進(jìn)行加權(quán)和累加。當(dāng)總值超過(guò)一給定的比較值時(shí)形成觸發(fā)信號(hào)。
按已知的先有技術(shù)中一種常見的方法是提高取樣速度。但這種方法需要功率較大的處理器，這種處理器比較昂貴并且電流消耗量大。因此，由于價(jià)格和電流消耗，從經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)方面考慮，提高取樣速度受到限制。
通過(guò)采用軟件進(jìn)行評(píng)估來(lái)提高精度的基礎(chǔ)是，借助于數(shù)值對(duì)，亦即大小和角度，就能單值地確定一個(gè)正弦形參量，在這里是基波。因此當(dāng)電流沒(méi)有諧波時(shí)，每個(gè)周期一個(gè)取樣值便完全足以很準(zhǔn)確地確定電流。
然而實(shí)際上并不存在這種理想化的條件。確切地說(shuō)，實(shí)際情況是在工作電流中出現(xiàn)諧波以及難以準(zhǔn)確地確定夾雜諧波的電流中的相位。由于這些原因，迄今為止都不用這類電流測(cè)量及其評(píng)估方法。
實(shí)際上迄今為了計(jì)算有效值，在不考慮相位的情況下每個(gè)周期都采集盡可能多的取樣。這些取樣值自乘、按規(guī)定的時(shí)間累加以及由此形成平均值。在DE 4323356C1中介紹了一種用于斷路器的電子釋放單元，其中使用微型計(jì)算機(jī)確定線路電流的有效值。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種用于測(cè)量電流的方法和電路布置，它們借助一些簡(jiǎn)單的裝置可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的電流測(cè)量，保證精確、可靠和可再現(xiàn)地觸發(fā)斷路器。
本發(fā)明的目的通過(guò)權(quán)利要求1和3特征部分中所述特征達(dá)到。在從屬權(quán)利要求中相宜地包含了本發(fā)明的改進(jìn)設(shè)計(jì)。
本發(fā)明突出的優(yōu)點(diǎn)在于，可通過(guò)采取一些簡(jiǎn)單的措施，在投入很小的情況下，就能大大提高斷路器內(nèi)電子觸發(fā)器的觸發(fā)精度，為此，按照數(shù)值和相位進(jìn)行電流測(cè)量，以低的取樣速度只探測(cè)在準(zhǔn)確確定的電流過(guò)零之間的電流基波，并根據(jù)測(cè)定的相位和數(shù)值計(jì)算有效值。為了實(shí)現(xiàn)這些，平行于A/D轉(zhuǎn)換器的進(jìn)口以及微處理機(jī)的進(jìn)口(Porteingang)設(shè)有一PLL電路和連接在其后的中線開關(guān)。
下面借助于在附圖
中至少局部表示的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
附圖在經(jīng)簡(jiǎn)化的單極圖中用標(biāo)號(hào)1表示低壓斷路器的主電流通路。屬于此主電流通路1的開關(guān)接點(diǎn)2可按已知的方式通過(guò)一個(gè)開關(guān)鎖3閂鎖在閉合的開關(guān)位置上，并可借助斷路用的釋放電磁鐵4釋放。配屬于主電流通路1的羅高夫斯基線圈5再結(jié)合一個(gè)積分器6和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化放大器7用于電流測(cè)量。由此電路布置獲得的電流信號(hào)通過(guò)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換成一種恰當(dāng)?shù)男问?，之后在一個(gè)微處理機(jī)8內(nèi)進(jìn)行處理。
按照數(shù)值和相位的電流測(cè)量可以這樣進(jìn)行，即采用傳統(tǒng)的，例如通信技術(shù)中已公知的PLL(鎖相環(huán)路Phase-Locked-Loop)電路10和連接在其后的中線開關(guān)11可測(cè)定一準(zhǔn)確的相位。為了即使在電流中含有大組分的諧波時(shí)也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量相位，平行于A/D轉(zhuǎn)換器9的進(jìn)口以及微處理機(jī)8的進(jìn)口(Porteingang)連接PLL電路10。按照頻率對(duì)包含在PLL電路10中受控制的振蕩器12進(jìn)行限制，使得它只能鎖定在電流基波上。在受控制的振蕩器12下游設(shè)置中線開關(guān)11，它在電流過(guò)零時(shí)準(zhǔn)確地輸出脈沖沿變換的信號(hào)，該脈沖沿變換通過(guò)微處理機(jī)8的一個(gè)進(jìn)口被識(shí)別。借助于將處理器時(shí)鐘脈沖作為時(shí)標(biāo)以及借助于受控制的振蕩器12與一次電流之間固定的相位關(guān)系，可以由軟件形成一個(gè)準(zhǔn)確的由數(shù)值大小及相位組成的數(shù)值對(duì)。在這里進(jìn)行了受軟件控制的電流模擬信號(hào)的取樣，借助模擬的電流信號(hào)可以在取樣速度低的情況下非常準(zhǔn)確地計(jì)算出有效值。
本發(fā)明不限于在這里所表示的實(shí)施例。確切地說(shuō)，可以通過(guò)組合和修改所提及的裝置和特征實(shí)現(xiàn)其他一些實(shí)施形式，與此同時(shí)不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種測(cè)量電流以產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)的方法，按此方法探測(cè)一模擬的電流信號(hào)并將其變換為數(shù)字值以及進(jìn)行有效值計(jì)算，其特征在于按照數(shù)值和相位以這樣的方式來(lái)測(cè)量電流，即，以低的取樣速度只探測(cè)在準(zhǔn)確確定的電流過(guò)零之間的電流基波，并根據(jù)測(cè)定的相位和數(shù)值計(jì)算有效值。
2．按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于由一個(gè)軟件控制探測(cè)。
3．一種測(cè)量電流以產(chǎn)生一個(gè)用于帶有觸發(fā)器的斷路器的觸發(fā)信號(hào)的電路布置，它包括一個(gè)設(shè)在主電流通路(1)內(nèi)的開關(guān)接點(diǎn)(2)、開關(guān)鎖(3)、釋放電磁鐵(4)、羅高夫斯基線圈(5)、積分器(6)、標(biāo)準(zhǔn)化放大器(7)和帶有A/D轉(zhuǎn)換器(9)的微處理機(jī)(8)，其特征在于平行于A/D轉(zhuǎn)換器(9)的進(jìn)口和微處理機(jī)(8)的進(jìn)口設(shè)有一PLL電路(10)和連接在其后的中線開關(guān)(11)。
4．按照權(quán)利要求3所述的電路布置，其特征在于一個(gè)包含在PLL電路(10)內(nèi)的受控制的振蕩器(12)按照頻率受到限制，使得該振蕩器只能鎖定在電流基波上。
5．按照權(quán)利要求3所述的電路布置，其特征在于所述中線開關(guān)(11)準(zhǔn)確地在基波的電流過(guò)零時(shí)輸出脈沖沿變換的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量電流的方法和電路布置,它可應(yīng)用在電子技術(shù)領(lǐng)域中以準(zhǔn)確觸發(fā)斷路器內(nèi)的電子觸發(fā)器。本發(fā)明基于按照數(shù)值和相位進(jìn)行電流測(cè)量,即,以低的取樣速度只探測(cè)在精確確定的電流過(guò)零之間的電流基波,并根據(jù)測(cè)定的相位和數(shù)值計(jì)算有效值,其中,使用傳統(tǒng)的PLL電路(10)和連接在其后面的中線開關(guān)(11)測(cè)定準(zhǔn)確的相位。
文檔編號(hào)G01R19/25GK1304492SQ99806978
公開日2001年7月18日 申請(qǐng)日期1999年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月7日
發(fā)明者烏爾里克·鮑姆蓋爾特爾, 霍爾格·霍克格雷夫, 沃爾夫?qū)ち_爾 申請(qǐng)人:西門子公司