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专利名称：交流电源电压测量的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子学。具体地说，本发明涉及电压的确定。特别是，本发明涉及确定电压的方法和装置。在具体实施例中，本发明涉及电源和补偿电源-更具体地说是桥式电源的误差的方法。本发明在计量领域中有特定的应用。
背景技术：
在电源中利用桥式整流器电路是众所周知的。普通的全波桥式整流器电源在电路中安排四个二极管以构成电源的整流器级。利用桥式整流器电路提供全波整流器，它通常不需要使用变压器。桥式整流器还可以使降压电容器的尺寸减小到非桥式整流器电路中相应电容器电容量的约1/2，从而减小电源电路的功率消耗，其中降压电容器通常用在这种电源的输入级。然而，利用桥式整流器电路在测量桥式整流器的交流输入电压时可能引入误差。这在电源提供功率给电量计的情况下是特别重要的，而电量计用于测量电源的输入线电压，即，交流电网状电路的带电导体与中性导体之间的电压。这种电量计的电压测量中电压误差主要源于没有稳定的参考电压，被测的带电电压是以参考电压为基准，因为电量计通常有提供电压测量基准的浮动接地。桥式整流器电路测量中引入的误差通常是很小的相位和幅度误差形式并随时间发生变化。此外，误差的大小是有些不可预测且部分地取决于桥式电路输出的直流电压电平。

发明内容
本发明的目的是提供一种确定电压的方法和装置，它可用于但不限于电功率的计量，至少部分地减轻一些上述的问题。
按照本发明的第一方面，在一种电子装置中，它有经桥式整流器连接到交流电源带电线和中性线的电路，用于给电路提供直流电源，提供一种确定交流电源电压的方法，该方法包括提供一个代表带电与中性交流电压信号之差的校正电压信号，每个信号是以该装置电路中预选的公共电压参考点作为基准。
参考点可以是电路的浮动接地点，该方法可以包括以下步骤提供第一中性误差电压信号，它代表参照电路浮动接地的交流电源中性线的电压信号；提供第二带电误差电压信号，它代表参照电路浮动接地的交流电源带电线的电压信号；和从第二误差电压信号中减去第一误差电压信号以得到校正的电压信号。
代替减法步骤，该方法可以包括以下步骤倒相第一误差电压信号；和倒相信号与第二误差电压信号的相加以得到校正的电压信号。
借助于倒相器可以完成倒相第一误差电压信号的步骤。倒相器可以包括放大倍数为-1的放大器。
桥式整流器可以有桥式整流器电路，它有分别与交流电源带电线和中性线连接的第一输入节点和第二输入节点，并有与负载连接的正直流输出节点和负直流输出节点，且倒相第一误差电压信号的步骤可以包括倒相桥式整流器电路的中性输入节点与电源驱动该装置的浮动接地点之间测量的电压信号(中性误差电压)；和倒相信号与第二误差电压信号相加以得到校正电压信号的步骤可以包括倒相信号与该装置带电交流线与浮动接地之间测量的电压信号(带电误差电压)的相加。
该装置可以是电量计(功率计)。在本发明的一个实施例中，功率计是电流变压器表。
按照本发明的第二方面，在一种电子装置中，它有经桥式整流器连接到交流电源带电线和中性线的电路，用于给电路提供直流电源，提供一种电压确定装置，它的作用是提供代表带电与中性交流电压信号之差的电压信号，每个信号是以该装置电路中预选的公共电压参考点为基准。
桥式整流器可以包含桥式整流器电路，它有分别与交流电源带电线和接地线连接的第一输入节点和第二输入节点，并有与负载连接的正直流输出节点和负直流输出节点，且电压确定装置可以包含与桥式整流器电路连接的误差补偿电路。
误差补偿电路可以包括提供第一中性误差电压信号的装置，该信号代表参照电路浮动接地的交流电源中性线的电压信号；提供第二带电误差电压信号的装置，该信号代表参照电路浮动接地的交流电源带电线的电压信号；和减法装置，用于从第二误差电压信号中减去第一差电压信号以得到校正的电压信号。
代替减法装置，误差补偿电路可以包括倒相装置，用于倒相第一误差电压信号；和加法装置，用于倒相信号与第二误差电压信号的相加以得到校正的电压信号。
倒相装置可以包括放大倍数为-1的放大器。
倒相器的作用是倒相桥式整流器电路的中性输入节点与电源驱动该装置的浮动接地点之间测量的电压信号(中性误差电压)，和倒相信号与该装置带电交流线与浮动接地之间测量的电压信号(带电误差电压)的相加。
误差补偿电路可以连接到提供电功率给能量计(功率计)的电源，用于测量交流电源的功率，例如，实用网状电路，能量计给负载提供电源并经误差补偿电路连接到桥式整流器电路的输出节点；和能量计可以有提供测量交流信号电压基准的浮动接地，通过倒相的误差补偿信号与能量计测量的交流电源浮动接地与带电线之间电压信号的相加，误差补偿电路补偿能量计测量的交流电压信号误差。我们可以理解，这可以消除或减小交流电源的浮动接地与带电线之间能量计测量的电压信号误差。
取而代之，误差补偿电路可以连接到提供电功率给能量计(功率计)的电源，用于测量交流电源的功率，能量计给负载提供电源并经误差补偿电路连接到桥式整流器电路的输出节点；和能量计可以有提供测量交流信号电压基准的浮动接地，通过从能量计测量的交流电源浮动接地与带电线之间电压信号中减去误差补偿信号，误差补偿电路补偿能量计测量的交流电压信号误差。我们还可以理解，这可以消除或减小交流电源的浮动接地与带电线之间能量计测量的电压信号误差。
同样地，电量计(功率计)可以是电流变压器表。
熟悉功率测量的专业人员可以理解，测量电路中的电压可以从交流输入电压中降低，因此，功率计测量的信号与交流带电电压有已知的关系并代表交流带电电压。类似地，误差补偿电压可以相应地降低。
本发明涉及桥式电源，它包含此处所描述的电压确定装置。


以下，参照附图并作为例子描述本发明，其中图1表示按照本发明一种确定交流电压方法的方框图；图2表示本发明方法的另一个实施例方框图；图3表示按照本发明一般形式直流桥式电源的电路图；图4表示直流桥式电源实施例的电路图；和图5表示在图4中电源各点测量的一系列电压信号踪迹。
具体实施例方式
按照本发明的一个方面，附图中的参考数字1一般是指电压确定装置。
在图1和2中，没有画出电压确定装置的电路形式。在图1中，装置1的作用是从包含电压误差的电压信号中减去误差电压信号以得到非特定装置使用或测量的校正电压信号。在图2中，借助于放大倍数为-1的放大器2倒相电压误差信号并把倒相误差信号与包含电压误差的电压信号相加以得到校正的电压信号。
在图3和4中，参考数字10一般是指按照本发明的直流桥式电源电路。
电源电路10连接到功率计12(省略对它的详细描述)，可以从有带电线14和中性线16的网状电路中测量电量的消耗。
电源电路10有全波桥式整流器电路18。桥式整流器电路18有第一输入节点20和第二输入节点22，它们分别连接到交流电源的带电输入线14和中性输入线16(网状电路)。此外，桥式整流器电路18有正输出节点24和负输出节点26，它们经电源电路10的中间级连接到直流桥式电源电路10驱动的负载，该负载通常是功率计12。
电源电路10有误差补偿电路30，它连接到桥式整流器电路18的第二输入节点22。误差补偿电路30构成部分的电压确定电路31，它是本发明实施例的电压确定装置。电路31在36提供电压信号，它代表带电线14的带电交流电压信号与中性线16的中性交流电压信号之差。每个电压信号是以该装置电路中预选的公共电压参考点为基准，该参考点是功率计12的浮动接地点34。
通过检测桥式整流器电路18的中性输入节点22与功率计12的浮动接地点34之间测量的电压信号，误差补偿电路30检测所谓的中性误差。借助于倒相检测的误差信号，可以得到补偿的误差校正信号。我们可以理解，功率计12有作为基准的浮动接地34，用于测量需要测量的交流信号电压。
误差补偿电路30包括倒相器，它可以是图4中实施例所示放大倍数为-1的放大器。于是，我们可以理解，增加补偿的误差校正信号到交流电源的带电线32可以消除或减小交流电源的浮动接地34与带电线之间功率计12测量的电压信号误差(在引入补偿电压之后电路10的分支点36测量的)。我们还可以理解，利用电路31中合适的电阻器，可以降低测量的交流电压和补偿的误差校正信号。在本发明另一个实施例中，误差补偿电路30可以用合适的装置代替，它是直接从需要测量的交流电压中减去中性电压误差，从而避免需要倒相器。
图5表示参照图4中电源电路10的各个电压信号踪迹。在图5中，功率计12的浮动接地点34与校正之前交流电源的带电线32(交流电源的带电线)之间电压信号踪迹在图5中是用字母“A”表示。踪迹基本上是带叠加误差的正弦形，它有正弦波形的小幅度和相移效应。误差是在功率计12的浮动接地点34与桥式整流器电路18的中性输入节点22(交流电源的中性线16)之间测量的。中性误差电压的波形是随时间变化的波，它与电压信号A之间有90°相移，并用图5中的参考字母“B”表示。最后，参考字母“C”表示的踪迹是误差电压信号B倒相的电压波形，并把它相加到波形A上。形成的电压信号C是近似正弦形，且它的幅度约等于网状电路的交流信号幅度(在考虑到通过电路10中相关电压减小电阻器的电压降低之后)。
本发明提供一种确定电压的方法和装置，以及利用直流桥式整流器和校正桥式整流器引入误差或畸变的电源。借助于提供电源直流功率的功率计，可以准确地测量使用的电量。功率计可以更准确地测量输入的交流电压，虽然它测量电压是利用它自身的浮动接地作为基准。
权利要求
1.在电子装置中，一种确定交流电源电压的方法，该电子装置有经桥式整流器连接到交流电源带电线和中性线的电子电路，桥式整流器用于给电路提供直流功率，该方法包括提供一个校正电压信号，该校正电压信号包含了代表带电与中性交流电压信号的信号之间的差，每个信号是以该装置电路中预选的公共电压参考点作为基准。
2.按照权利要求1的方法，其中参考点是电路的浮动接地点，和该方法包括以下步骤提供第一中性误差电压信号，它代表参照电路浮动接地的交流电源中性线的电压信号；提供第二带电误差电压信号，它代表参照电路浮动接地的交流电源带电线的电压信号；和从第二误差电压信号中减去第一误差电压信号以得到校正的电压信号。
3.按照权利要求1的方法，其中参考点是电路的浮动接地点，和该方法包括以下步骤提供第一中性误差电压信号，它代表参照电路浮动接地的交流电源中性线的电压信号；提供第二带电误差电压信号，它代表参照电路浮动接地的交流电源带电线的电压信号；倒相第一误差电压信号；和倒相信号与第二误差电压信号相加以得到校正的电压信号。
4.按照权利要求3的方法，其中借助于倒相器完成倒相第一误差电压信号的步骤。
5.按照权利要求4的方法，其中倒相器包括放大倍数为-1的放大器。
6.按照权利要求4或5的方法，其中桥式整流器有桥式整流器电路，它有分别与交流电源带电线和中性线连接的第一输入节点和第二输入节点，并有与负载连接的正直流输出节点和负直流输出节点，且其中倒相第一误差电压信号的步骤包括倒相桥式整流器电路的中性输入节点与电源驱动该装置的浮动接地点之间测量的电压信号(中性误差电压)；和倒相信号与第二误差电压信号相加以得到校正电压信号的步骤包括倒相信号与该装置带电交流线与浮动接地之间测量的电压信号(带电误差电压)的相加。
7.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中该装置是电量计(功率计)。
8.按照权利要求7的方法，其中功率计是电流变压器表。
9.在电子装置中，一种电压确定装置，该电子装置有经桥式整流器连接到交流电源带电线和中性线的电子电路，桥式整流器用于给电路提供直流功率，该电压确定装置工作于给电路提供电压信号，该电压信号包括了代表带电与中性交流电压信号的电压信号之间的差，每个信号是以该装置电路中预选的公共电压参考点为基准。
10.按照权利要求9的电压确定装置，其中桥式整流器包含桥式整流器电路，它有分别与交流电源带电线和接地线连接的第一输入节点和第二输入节点，并有与负载连接的正直流输出节点和负直流输出节点，且其中电压确定装置包含与桥式整流器电路连接的误差补偿电路。
11.按照权利要求10的电压确定装置，其中误差补偿电路包括提供第一中性误差电压信号的装置，该信号代表参照电路浮动接地的交流电源中性线的电压信号；提供第二带电误差电压信号的装置，该信号代表参照电路浮动接地的交流电源带电线的电压信号；和减法装置，用于从第二误差电压信号中减去第一差电压信号以得到校正的电压信号。
12.按照权利要求10的电压确定装置，其中误差补偿电路包括提供第一中性误差电压信号的装置，该信号代表参照电路浮动接地的交流电源中性线的电压信号；提供第二带电误差电压信号的装置，该信号代表参照电路浮动接地的交流电源带电线的电压信号；倒相装置，用于倒相第一误差电压信号；和加法装置，用于倒相信号与第二误差电压信号的相加以得到校正的电压信号。
13.按照权利要求12的电压确定装置，其中倒相装置包括放大倍数为-1的放大器。
14.按照权利要求13的电压确定装置，其中倒相器的作用是倒相桥式整流器电路的中性输入节点与电源驱动该装置的浮动接地点之间测量的电压信号(中性误差电压)，和倒相信号与该装置带电交流线与浮动接地之间测量的电压信号(带电误差电压)的相加。
15.按照权利要求14的电压确定装置，其中误差补偿装置连接到提供电功率给能量计(功率计)的电源，用于测量交流电源的功率，能量计给负载提供电源并经误差补偿电路连接到桥式整流器电路的输出节点；和能量计有提供测量交流信号电压基准的浮动接地，通过倒相的误差补偿信号与能量计测量的交流电源浮动接地与带电线之间电压信号的相加，误差补偿电路补偿能量计测量的交流电压信号误差。
16.按照权利要求11的电压确定装置，其中误差补偿装置连接到提供功率给能量计(功率计)的电源，用于测量交流电源的功率，能量计给负载提供电源并经误差补偿电路连接到桥式整流器电路的输出节点；和能量计有提供测量交流信号电压基准的浮动接地，通过从能量计测量的交流电源浮动接地与带电线之间电压信号中减去误差补偿信号，误差补偿电路补偿能量计测量的交流电压信号误差。
17.按照权利要求15或16的电压确定装置，其中电量计(功率计)是电流变压器表。
18.一种桥式电源，它包含权利要求9至17中任何一个所述的电压确定装置。
19.在电子装置中，一种确定交流电源电压的方法，该电子装置有经桥式整流器连接到交流电源带电线和中性线的电子电路，桥式整流器用于给电路提供直流功率，该方法基本上是参照附图所描述的方法。
20.在电子装置中，一种电压确定装置，该电子装置有经桥式整流器连接到交流电源带电线和中性线的电路，桥式整流器用于给电路提供直流功率，该电压确定装置基本上是参照附图所描述和说明的装置。
全文摘要
在一种电子装置中，它有经桥式整流器连接到交流电源带电线和中性线的电路，用于给电路提供直流电源，一种确定交流电源电压的方法，包括提供一个代表带电与中性交流电压信号之差的校正电压信号，每个信号是以该装置电路中预选的公共电压参考点为基准。本发明还涉及这种电子装置中使用的电压确定装置。
文档编号G01R31/36GK1682125SQ03821168
公开日2005年10月12日 申请日期2003年7月23日 优先权日2002年7月23日
发明者阿尔特尔·威廉·森特肯 申请人:南非微电子系统股份有限公司