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_2

文档序号:9693061阅读:来源:国知局
测量供应到PSU的输入功率中的运些波动。
[0020] 根据各种实施例,PSU 100由EMI滤波器115、电力监测器装置120、PFC (功率因数 校正)电路125及整流器130组成。如上文所描述,电力监测器装置120试图提供对由电 源110提供的输入功率的准确测量。在理想情况下,电力监测器装置120将驻留在PSU 100 之外W便在包括PSU 100的组件引起的任何失真之前测量来自电源100的输入。在运种理 想情况下,电力监测器装置将放置在图1中的参考功率计135的位置处。然而,将电力监测 器装置120放置在PSU 100外部导致所述电力监测器不受EMI滤波器115的保护,且因此 归因于电源110的输出中的扰动而易于受到损坏。因此,电力监测器装置120的目标是:获 得对来自电源100的输入的测量,如同在参考功率计135的位置处进行所述测量一般,即使 所述电力监测器定位在PSU 100内位于EMI滤波器115之后。 阳02U 图1说明电力监测器装置120在PSU 100内的放置。如所描述,电源100向PSU 100供应电力。供应到PSU的输入功率随后由EMI滤波器115滤波W消除潜在地对包括PSU 100的组件造成损坏的所述电力供应器中的潜在损破坏性波动。即使输出功率可由经调节 的住宅电源供应,由电力供应器供应的电压中的尖峰仍为相对常见的发生情况,运是归因 于供电系统中的雷击及其它扰动。此外,已知高频谐波电流出现在电源中,运是归因于定位 在电路上的其它位置的使用高频切换电力供应器而操作的失真电流负载。EMI滤波器在所 属领域中已知且经设计W抑制在输入供应电压中的运些尖峰及高频谐波。EMI滤波器通常 包含阻碍高频谐波电流的一或多个电容器及限制输入电压中的尖峰的电感器。包括EMI滤 波器的运些电容器及电感器使电力监测器120在EMI滤波器115之后的放置复杂化,运是 因为运些电容器及电感器表现出对电力改变的非线性响应。
[0022] 在各种实施例中,PSU 100将包含整流器电路130。整流器通常用W将输入AC电流 转换成由电子装置所需的DC电流,所述电子装置由PSU供应电力。在所属领域中已知各种 整流器电路。整流器电路的共同特点是其使从电源汲取的电流发生失真。为抵消由整流器 130产生的此失真且增加功率因数,PSU通常还包含功率因数校正(PFC)电路125。由PFC 及整流器导致的问题是其各自表现出非线性行为,最值得注意的是在轻负载条件下表现出 非线性行为。PSU内的运种非线性降低电力监测器装置(尤其在轻负载条件下)准确地测 量输入功率的能力。PSU经设计用于在将由PSU最常见供应的负载下有效操作。为提供在 运些预期负载下的有效操作,PSU通常表现出在较低负载下的非线性功率响应,尤其当流过 EMI滤波器的电容性及电感性元件的电流与流过PSU的电流感测元件或分流器的电流相当 时。 阳〇2引如图1中所说明,PSU 100包含电力监测器装置120。如W上所描述,电力监测器 装置120必须放置在EMI滤波器115之后W便受益于由EMI滤波器提供的保护。根据实施 例,使用分压器140及分流器145将电力监测器装置120连接到PSU 100。分压器140及分 流器145起到转移负载电压及负载电流(其在PSU 100内流过所述电力监测器装置)的作 用。
[0024]图2描绘实施试图补偿输入电流相对于由参考功率计测量的值的误差的电力监 测器装置的常规方法,其中电流中的波动由PSU的内部元件(例如,整流器、PFC及EMI滤 波器)导致。在此常规方法中,电力监测器使用校正因数表,所述校正因数表由电力监测器 用来补偿失真PSU元件的影响。如图21的步骤205所描绘,在使用此常规电力监测器方法 的情况下,电力监测器接收PSU中的经测量功率W及可用W选择正确校正因数的其它电路 条件作为输入。在步骤210,电力监测器从存储于非易失性存储器中的校正因数表中选择校 正因数。在步骤215,常规电力监测器装置随后使用从非易失性存储器检索的校正因数来校 正由电力监测器测量的功率。在步骤220,常规电力监测器装置基于校正因数的应用而输出 经校正的功率输出测量。
[00巧]常规电力监测器装置的显著缺点(例如,图2中所描述)是所利用的校正因数为 静态的。静态校正因数的有效性在很大程度上取决于校正因数的准确性。为提供准确校正, 运些校正因数必须提供补偿在各种电压及电流条件下电力系统组件的失真影响的校正。因 此,提供准确的校正因数集合在电力供应器表现出非线性行为的情况下更加困难。为使静 态校正因数表提供对此非线性行为进行建模的校正,所述表必须变得越来越大W试图在 PSU的电力供应曲线的非线性区域内提供足够校正因数。因此,静态校正因数表尤其不适于 利用多个非线性组件(例如,整流器、PFC单元及EMI滤波器)的电力供应器,所述多个非 线性组件个别地及组合地引入电力供应曲线中的多个非线性区域。
[00%] 本发明的实施例通过利用基于PSU中的所观测电压及频率条件而动态计算的校 正因数来改进此常规方法。根据实施例的校正因数计算利用对电力供应器的非线性行为进 行建模的公式(下文详细描述)。
[0027] 图3说明根据实施例的过程,通过所述过程动态计算及应用校正因数。在步骤 305,校正因数的动态计算W PSU中的电压及频率条件测量开始。在一些实施例中,运些电 压及频率测量可被称为PSU的线频率(f)及线电压(V)。一旦已测量参考电压及频率条件, 从存储器检索用于动态校正计算的公式的系数值(在310处)。
[0028] 凭经验获得针对每一 PSU配置的由公式使用的运些系数值。运些系数值描述施加 到PSU的输入功率与PSU内(尤其在EMI滤波器之后)的内部线电压及线频率测量之间的 相关性。通过递增地修改电力供应器输入的值而凭经验导出运些系数值W便观测及测量不 同的内部线电压及线频率。经由导出用于特定PSU的系数值的此过程,其使用的电力监测 器及算法将经校准W便于使用。通过在从一批PSU选择的具有相同型号的多个PSU上进行 一组线电压及线频率校准可进一步改进此校准过程。可通过计算在经选择的PSU上的整个 一组校正期间所计算的系数值的平均值来确定经改进的功率校正系数值。
[0029] 在步骤320,从存储器检索的系数值及线电压(V)及线频率(f)输入条件用W计算 校正因数。与严格静态校正因数的常规使用相反,本发明利用基于PSU中的经测量电压及 频率条件来计算动态校正因数的公式(下文所描述)。在步骤330,经动态计算的校正因数 用W产生到PSU的输入功率的估计,其中运些估计补偿包括PSU的组件的失真影响。W运 种方式,基于PSU内的经测量条件来动态地计算校正因数,且因此校正因数不为静态的。在 步骤340,电力监测器现在可利用经计算的输入功率值。
[0030] 图4描绘根据某些实施例的可包括电力监测器的组件。在一些实施例中,电力监 测器为微控制器。在一些实施例中,电力监测器为电子装置。电力监测器可由计算单元410 组成,计算单元410能够测量线电压(V)及线频率(f)。在某些实施例中,可提供单独传感 器单元W用于测量参考线电压及参考线频率。电力监测器还可由非
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