用于电力供应器单元的电力监测的非线性补偿的方法及设备的制造方法
【专利说明】用于电力供应器单元的电力监测的非线性补偿的方法及设 备
[0001] 巧关申请案的香叉参考
[0002] 本申请案主张2013年6月28日申请的第61/840, 989号美国临时申请案的权益， 所述临时申请案的全部内容W引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明设及电力供应器，尤其设及结合电力供应器使用的电力监测系统。
【背景技术】
[0004] 电力供应器单元（PSU)广泛应用于各种各样的电子装置中。除了传递电力之外， 现代装置日益智能且试图捜集及报告关于电力供应器的操作参数的数据。尤其关注的一个 参数是作为到PSU的输入而从电源提供的电力的数量。因此，许多装置并入测量传递到PSU 的输入的电力量的电力监测器。
[0005] 常规电力监测系统存在的一个问题是在提供传递到PSU的电力的准确测量的同 时仍保护电力监测电路不受电力供应器中的有害电压扰动的影响。电子装置通常包含 EMI (电磁干扰）滤波器W保护所述装置不受电压扰动（例如，电压尖峰、雷击及静电放电） 的影响。为保护装置不受此类发生情况的影响，EMI滤波器通常定位在向电子装置输入的 电力供应器的输入处。定位在所述EMI滤波器之后的任何组件由所述滤波器保护。但是放 置在所述滤波器前面的任何组件不受保护。因此设计者面临将电力监测器电路放置在EMI 滤波器之外（其将使所述监测器遭受EMI的损坏）或EMI滤波器之后的选择。为保护电力 监测器电路，设计者将优选将其放置在EMI滤波器之后，但此拓扑妨碍准确地测量由电力 供应器传递的电力数量的能力。
[0006] 在所属领域中已知各种类型的EMI滤波器，但EMI滤波器通常包含一或多个电容 器及电感器。为使电力监测器装置准确地测量从由EMI滤波器提供的保护内供应的输入功 率，所述电力监测器必须补偿EMI滤波器（尤其是其电容器及电感器）的影响。除了 EMI 滤波器之外，通常在PSU中发现两个其它组件：PFC(功率因数校正）装置及整流器。在轻 负载的条件下，PFC及整流器表现出相对于电力的非线性行为。归因于此非线性，常规电力 监测器不能够准确地确定流过包括EMI滤波器的运些元件的电流量。
[0007] 电力供应器单元的设计者要求在电力供应器单元（PSU)(尤其在轻负载的条件 下）中更好执行电力监测。常规系统尚不能补偿EMI滤波器的影响，使得准确电力监测器 可定位在由EMI滤波器提供的保护内。当定位在EMI滤波器内部时，在轻负载条件下的常 规电力监测装置的准确性在从1%到10%的误差范围内。因此，存在对可准确地（尤其在 轻负载条件下）补偿EMI滤波器的影响的电力监测器的需要。
【发明内容】
[0008] 根据各种实施例，可提供一种允许获得电力供应器内部的电力监测系统（尤其在 轻负载条件下）的更高测量准确度的方法。
[0009] 根据实施例，电力监测器估计供应到电力供应器的输入功率，其中所述电力监测 器：测量所述电力供应器内的线频率；测量所述电力供应器内的线电压；从存储器检索公 式系数值，其中所述系数值指示到所述电力供应器的所述输入功率与在所述电力供应器内 的电力监测器处所观测的功率值之间的关系；及基于所述经测量的线频率、所述经测量的 线电压及所述经检索的公式系数值来计算功率补偿因数。
[0010] 根据另一实施例，所述电力供应器包括EMI滤波器，且其中线频率及线电压在由 所述EMI滤波器保护的所述电力供应器内的位置处被测量。根据另一实施例，功率补偿因 数的所述计算利用对所述电力供应器对到所述电力供应器的所述输入功率的改变的非线 性响应进行建模的公式。根据另一实施例，所述电力监测器基于所述功率补偿因数及在由 所述EMI滤波器保护的所述电力供应器内的位置处测量的功率值来计算到所述电力供应 器的所述输入功率的估计。根据另一实施例，通过将到所述电力供应器的所述输入功率的 改变与所述经测量的线频率及所述经测量的线电压之间的关系建模来导出公式系数值；并 将所述公式系数值存储到非易失性存储器。根据另一实施例，对所述电力供应器的所述非 线性响应进行建模的所述公式计算在所述电力监测器处的有功功率增益随所述经测量的 线频率的改变，且计算在所述电力监测器处的有功功率的频率偏移随所述经测量的线电压 的改变。根据另一实施例，在所述电力监测器处的所述有功功率增益的所述改变的所述计 算进一步包括基于所述经测量的线频率来检索公式系数值，其中所述经检索的公式系数值 补偿在所述经测量的线频率下的所述电力监测器处的所述有功功率增益的变化。 W11] 根据另一实施例，电力监测器估计由电力供应器汲取的电流，其中所述电力监测 器：测量电力供应器内的线频率；测量所述电力供应器内的线电压；从存储器检索公式系 数值，其中所述系数值反映到所述电力供应器的输入功率与在所述电力供应器内的电力监 测器处所观测的功率值之间的关系；及基于所述经测量的线频率、所述经测量的线电压及 所述经检索的公式系数值来计算电流补偿因数。
[0012] 根据另一实施例，电流补偿因数的所述计算利用对由所述电力供应器汲取的所述 电流的非线性值进行建模的公式。根据另一实施例，所述电力监测器基于所述电流补偿因 数及在由EMI滤波器保护的所述电力供应器内的位置处测量的电流值来计算到所述电力 供应器的所述输入电流的估计。根据另一实施例，用W对由所述电力供应器汲取的所述电 流的所述非线性值进行建模的所述公式计算在所述电力监测器处的MS电流增益随所述 经测量的线频率的改变，且计算在所述电力监测器处的MS电流偏移随所述经测量的线电 压及所述线频率的改变。根据另一实施例，在所述电力监测器处的所述MS电流增益的所 述改变的所述计算进一步包括：基于所述经测量的线频率而从存储器位置检索公式系数 值，其中所述经检索的公式系数值补偿在所述经测量的线频率下的所述电力监测器处的有 功功率增益的变化。
【附图说明】
[0013] 图1描绘根据某些实施例的包含电力监测器装置的电力供应器单元。
[0014] 图2描述用于产生功率校正因数的常规过程。
[0015] 图3描述根据某些实施例的过程，通过所述过程动态地计算功率校正因数。
[0016] 图4描绘根据某些实施例的电力监测器装置的组件。
[0017] 图5描绘利用经动态计算的功率校正因数的实施例与未经校正的电力测量之间 的电力测量误差率的比较。
[0018] 图6也描绘利用经动态计算的功率校正因数的实施例与未经校正的电力测量之 间的电力测量误差率的比较。
【具体实施方式】
[0019] 图1为根据各种实施例的系统的高级别示意图。此系统由从电源110接收电力的 电力供应器单元（PSU) 100组成。在各种实施例中，电源110为AC电源。AC电源可为由通 用的、住宅电力供应器提供的主要电力，其（在美国）供应约120伏特。尽管由住宅电力供 应器供应的适当电压经严密调节，但供应的实际电压可大幅度波动。为评估PSU的操作行 为，需要电力监测器装置