專利名稱：用于監(jiān)控電源的功率分析模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及一種用于監(jiān)控電源的功率分析模塊。
背景技術(shù)：
該部分提供與本公開內(nèi)容有關(guān)的背景信息，但不一定是現(xiàn)有技術(shù)。
各種應(yīng)用需要幾乎恒定地供應(yīng)可靠的電功率，以有效地工作。例如，醫(yī)院需要電力的恒定和可靠的供應(yīng)，以在需要時(shí)確保手術(shù)室等中的醫(yī)療設(shè)備。此外，食品零售商(例如超市和百貨店)需要電力的恒定和可靠的供應(yīng)，以正確地操作與顯示箱和冷庫關(guān)聯(lián)的冷凍系統(tǒng)，以防食品變質(zhì)。雖然公共公司通常是一致和可靠的電功率的主要來源，但這樣的功率有時(shí)由于惡劣天氣、不可預(yù)見的事故或維護(hù)而中斷。電力的中斷雖然令人生氣并且不愉快，但普通公眾一般是可忍受的。另一方面，例如醫(yī)院的機(jī)構(gòu)以及例如食品零售商的商店無法負(fù)擔(dān)他們的電源的甚至微小的中斷。因此，不能負(fù)擔(dān)他們的電源的甚至微小的中斷的電力消費(fèi)者一般依賴于發(fā)電機(jī)和其它備份系統(tǒng)，以在來自公共公司的電氣服務(wù)中斷的時(shí)段期間供應(yīng)電功率。轉(zhuǎn)換切換器使得這些消費(fèi)者能夠在主電源(即來自公共公司)和輔助電源(即當(dāng)一個(gè)源變得不可靠或需要維護(hù)時(shí)的發(fā)電機(jī)或另外備份系統(tǒng))之間進(jìn)行切換。

發(fā)明內(nèi)容
該部分提供本發(fā)明的概述，并且不包括本發(fā)明的完整范圍或其所有特征。一種分析電源的特性的方法包括接收具有至少一個(gè)相位的電源；以及感測至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信號。所述方法包括基于至少一個(gè)相位中選擇的相位的所感測的電壓信號來檢測所選擇的相位的過零事件。所述方法還包括基于對應(yīng)的所感測的電壓信號使用處理器來確定所述至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信息。所述方法還包括響應(yīng)于過零事件經(jīng)由電化隔離器輸出脈沖序列。所述序列中的一些脈沖或所有脈沖的各自的長度基于至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的對應(yīng)電壓信息。所述方法還包括在自動轉(zhuǎn)換切換器中接收電源和第二電源；從電化隔離器接收脈沖序列；基于所接收的脈沖序列，選擇電源和第二電源中的一個(gè)；以及將所選擇的電源連接到負(fù)載。所述方法的一些實(shí)現(xiàn)包括具有三個(gè)相位的電源以及確定三個(gè)相位的相位旋轉(zhuǎn)。所述方法可以包括基于相位旋轉(zhuǎn)而選擇預(yù)定間隔；以及輸出序列中的至少兩個(gè)脈沖之間具有預(yù)定間隔的脈沖序列。在一些布置中，脈沖序列包括(i)表示過零事件的同步脈沖以及(ii)對于至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位，表示對應(yīng)電壓信息的至少一個(gè)電壓脈沖。此外，開始輸出同步脈沖可以與過零事件近似同時(shí)發(fā)生，并且同步脈沖可以是脈沖序列中的初始脈沖。在存在三個(gè)相位的情況下，輸出脈沖序列可以包括輸出與三個(gè)相位中的每個(gè)相位對應(yīng)的電壓脈沖。
在一些實(shí)現(xiàn)中，至少一個(gè)相位中的第一相位的電壓信號包括瞬時(shí)電壓讀數(shù)，確定第一相位的電壓信息包括檢測瞬時(shí)電壓讀數(shù)的峰值。確定第一相位的電壓信息可以還包括基于瞬時(shí)電壓讀數(shù)而計(jì)算第一相位的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。統(tǒng)計(jì)參數(shù)可以包括以下中的至少一個(gè)均值、根均值、均方根值。確定至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信息可以包括確定以下中的至少一個(gè)線間電壓、線到中性點(diǎn)電壓、線間電壓的平方、線到中性點(diǎn)電壓的平方、線間電壓的均值、線到中性點(diǎn)電壓的均值、線間電壓的均方根、以及線到中性點(diǎn)電壓的均方根。確定電壓信息以及輸出脈沖序列可以還包括對于至少一個(gè)相位中的每一個(gè)相位，確定表示線到中性點(diǎn)電壓的第一電壓參數(shù)以及表示線間電壓的第二電壓參數(shù)；第一電壓參數(shù)和第二電壓參數(shù)中的至少一個(gè)的均值；以及第一電壓參數(shù)和第二電壓參數(shù)中的至少一個(gè)的均方根；并且脈沖序列包括α)與過零事件對應(yīng)的同步脈沖以及αυ對于至少一個(gè)相位中的每一個(gè)相位，表示均方根的電壓脈沖。在存在三個(gè)相位的情況下，所述方法可以包括確定三個(gè)相位的相位旋轉(zhuǎn)；基于相位旋轉(zhuǎn)而選擇預(yù)定間隔；以及輸出脈沖序列中的 至少兩個(gè)脈沖之間具有預(yù)定間隔的脈沖序列。在該實(shí)現(xiàn)中，可以輸出脈沖序列，使得同步脈沖是脈沖序列中的初始脈沖，同步脈沖的開始與過零事件近似同時(shí)，以及電壓脈沖中的每一個(gè)電壓脈沖由預(yù)定間隔分離。還公開了一種接收具有至少一個(gè)相位的電源的功率分析模塊。所述功率分析模塊包括感測模塊，其感測所述至少一個(gè)相位的電壓信號；過零模塊，其基于至少一個(gè)相位中選擇的相位的所感測的電壓信號來檢測所選擇的相位的過零事件；處理模塊，其基于至少一個(gè)相位的所感測的電壓信號來確定至少一個(gè)相位中的每一個(gè)相位的電壓信息；以及輸出模塊，其將響應(yīng)于過零事件的脈沖序列輸出到電化隔離器，其中，所述序列中的一些脈沖或所有脈沖的長度基于至少一個(gè)相位中的每一個(gè)相位的電壓信息。功率分析模塊可以感測自動轉(zhuǎn)換切換器的電源。脈沖序列的長度可以與電壓信息成比例，和/或序列中的初始脈沖的長度可以是固定的預(yù)定長度。功率分析模塊可以監(jiān)控三相電源，并且可以確定三個(gè)相位的相位旋轉(zhuǎn)，基于相位旋轉(zhuǎn)而選擇預(yù)定間隔；以及輸出模塊可以輸出脈沖序列中的至少兩個(gè)脈沖之間具有預(yù)定間隔的脈沖序列。此外，可以在處理器上實(shí)現(xiàn)功率分析模塊，并且過零模塊可以包括比較器，比較器檢測所選擇的相位的過零事件。比較器可以在處理器外部。應(yīng)用的其它領(lǐng)域通過在此提供的描述將變得清楚。該發(fā)明內(nèi)容中的描述和具體示例僅意在舉例說明，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。


在此描述的附圖僅用于說明，并且不意圖限制本公開內(nèi)容的范圍。圖I是轉(zhuǎn)換切換器設(shè)備的功能框圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的原理的功率分析模塊的功能框圖；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的原理的另一功率分析模塊的功能框圖；圖2C是根據(jù)本公開內(nèi)容的原理的另一功率分析模塊的功能框圖；圖3A-圖3C是根據(jù)本公開內(nèi)容的原理的功率分析模塊生成的脈沖序列的示意性表不;圖4是詳解功率分析模塊計(jì)算電壓信息的方法的操作的流程圖；圖5是詳解用于維修功率分析模塊產(chǎn)生的中斷的方法的操作的流程圖；以及圖6是用于控制輸出的輸出狀態(tài)機(jī)的表示。貫穿附圖的若干視圖，對應(yīng)的標(biāo)號指示對應(yīng)的部分。
具體實(shí)施例方式例如在將給負(fù)載的功率從故障公用電源切換到備份電源時(shí)，自動轉(zhuǎn)換切換器(automatic transfer switch)將多個(gè)電源之一電連接到負(fù)載。自動轉(zhuǎn)換切換器的主控制 器可以基于對應(yīng)的功率分析模塊提供給它的每個(gè)電源的測量而確定使用電源中的哪一個(gè)。參照這些功率分析模塊中的一個(gè)的示例實(shí)現(xiàn)，功率分析模塊感測對應(yīng)電源的電壓信號。基于電壓信號，功率分析模塊計(jì)算電壓信息，并且經(jīng)由電化隔離器(galvanic siolator)將該信息發(fā)送到主控制器。功率分析模塊使用二進(jìn)制脈沖序列來表示電壓信息。每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間與一條電壓信息對應(yīng)。電壓信息的項(xiàng)包括每個(gè)相位的相位到中性點(diǎn)電壓的RMS(root meansquare，均方根)以及每對相位之間的相位到相位電壓的RMS。功率分析模塊使用脈沖之間具有預(yù)定長度的間隔(space)來傳達(dá)電源是否為多相電源，如果是，則還有電源的相位旋轉(zhuǎn)。布置脈沖序列的順序以及空白的預(yù)定長度對于主控制器是已知的，從而主控制器可以確定對應(yīng)的電壓和相位信息。二進(jìn)制脈沖序列在每個(gè)電源周期發(fā)送一次，并且因此發(fā)送要比電源的一個(gè)周期更短。序列的發(fā)送的開始與電源的選定的相位的過零(zero crossing)(在正方向或負(fù)方向上)同步。提供示例實(shí)現(xiàn)，使得本公開將是詳盡的，并且將把范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。闡述了大量具體細(xì)節(jié)(例如具體組件、設(shè)備和方法的示例)，以提供對本公開內(nèi)容的透徹理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，無需采用具體細(xì)節(jié)，可以通過很多不同形式來實(shí)施示例布置，并且也不應(yīng)理解為限制本公開內(nèi)容的范圍。在一些示例布置中，不詳細(xì)描述公知處理，公知設(shè)備結(jié)構(gòu)以及公知技術(shù)。當(dāng)元件或?qū)颖惶峒啊斑B接到”或“耦合到”另一元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接在另外元件或?qū)由稀⒔雍稀⑦B接或耦合到另外元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖谥虚g元件或?qū)印Ｈ缭诖耸褂玫哪菢樱g(shù)語“和/或”包括關(guān)聯(lián)列出的項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)的任何和所有組合。雖然術(shù)語第一、第二、第三等可以在此用于描述各個(gè)元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受限于這些術(shù)語。這些術(shù)語可以僅用于區(qū)分一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一組件、區(qū)域、層或部分。例如“第一”、“第二”的術(shù)語和其它數(shù)字術(shù)語當(dāng)在此使用時(shí)不暗指順序或排序，除非在上下文中清楚地指示。因此，在不脫離示例的教導(dǎo)的情況下，以下討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可以術(shù)語化為第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。如在此使用的那樣，術(shù)語模塊可以指代專用集成電路(Application SpecificIntegrated Circui, ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(fieldprogrammable gate array,FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共享、專用或組)；提供描述的功能的其它合適的組件；或以上中的一些或所有的組合，例如在片上系統(tǒng)中，也可以是以上所述的一部分，或可以包括它們。術(shù)語模塊可以包括存儲處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享、專用或組)。以上使用的術(shù)語代碼可以包括軟件、固件和/或微碼，并且可以指代程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο蟆Ｒ陨鲜褂玫男g(shù)語共享表示可以使用單個(gè)(共享)處理器執(zhí)行來自多個(gè)模塊的一些或所有代碼。此外，單個(gè)(共享)存儲器可以存儲來自多個(gè)模塊的一些或所有代碼。以上使用的術(shù)語組表示可以使用一組處理器或一組執(zhí)行引擎來執(zhí)行來自單個(gè)模塊的一些或所有代碼。例如，處理器的多個(gè)內(nèi)核和/或多個(gè)線程可以被看做執(zhí)行引擎。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，執(zhí)行引擎可以跨越一個(gè)處理器、跨越多個(gè)處理器以及跨越多個(gè)位置中的處理器(例如并行處理布置中的多個(gè)服務(wù)器)而被分組。此外，可以使用一組存儲器來存儲來自單個(gè)模塊的一些或所有代碼。可以通過一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)在此描述的裝置和方法。計(jì)算機(jī)程序包括存儲在非瞬時(shí)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)程序也可以包括存儲的數(shù)據(jù)。非瞬時(shí)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限定性示例是非易失性·存儲器、磁存儲以及光存儲。圖I示出了從主電源18和輔助電源20(統(tǒng)稱為電源18、20)向負(fù)載22選擇性地供應(yīng)功率的轉(zhuǎn)換切換器(transfer switch) IO0轉(zhuǎn)換切換器10包括主控制器14、兩個(gè)功率分析模塊15-1和15-2、以及切換器16。可以在外殼12中容納這些組件中的一些或全部。在各種實(shí)施中，單個(gè)模塊可以執(zhí)行功率分析模塊15-1和15-2 二者的功能。此外，主控制器14可以實(shí)現(xiàn)功率分析模塊15-1和15-2中的一個(gè)或兩個(gè)。功率分析模塊15-1接收主電源18，功率分析模塊15-2接收輔助電源20。功率分
析模塊15-1和15-2中的每一個(gè)可以執(zhí)行相似的功能-用于功率分析模塊15-1或15-2
中的一個(gè)的技術(shù)可以應(yīng)用于另一個(gè)。為此，下面的描述稱為功率分析模塊15，其可以用于功率分析模塊15-1和功率分析模塊15-2中的任一個(gè)或兩個(gè)。此外，功率分析模塊15不限于監(jiān)控接收到自動轉(zhuǎn)換切換器的多個(gè)電源。實(shí)際上，功率分析模塊15可以獨(dú)立于轉(zhuǎn)換切換器而用于監(jiān)控單個(gè)電源或多個(gè)電源的電壓特性，其中，電化隔離在電源之間或在電源與從功率分析模塊15接收信息的設(shè)備之間是優(yōu)選的。切換器16選擇性地將電源18、20連接到負(fù)載22。雖然電源18、20和負(fù)載22示出為三相、四極連接，但其它配置也可以用于連接中的一個(gè)或多個(gè)。例如，可以在連接中的一個(gè)或多個(gè)上省略中性點(diǎn)導(dǎo)體。此外，也可以與本發(fā)明的原理相符地使用單相連接。電源18、20包括將電荷攜帶到負(fù)載22的一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體。每一電導(dǎo)體可以具有常規(guī)相位設(shè)計(jì)，以區(qū)分它與另一電導(dǎo)體。電源18、20可以被配置為單相和/或多相源。對于單相源，單個(gè)相位可以被稱為“相位A”。當(dāng)在此使用時(shí)，作為常規(guī)而使用術(shù)語“相位”、“相位A”、“相位B”和“相位C”來指定單相或多相系統(tǒng)中的電導(dǎo)體僅是為了說明的目的；只要功率分析模塊15和主控制器14具有一致的相位解釋，就可以重新標(biāo)記導(dǎo)體。在以下描述中，其過零事件由功率分析模塊15感測并且用于同步脈沖序列的發(fā)送的相位被稱為相位A。此外，可以從任何電導(dǎo)體選取所選定的相位A。在包括中性點(diǎn)導(dǎo)體的系統(tǒng)中，可以在兩個(gè)電導(dǎo)體(線間(line-to-line))之間或在一個(gè)電導(dǎo)體與中性點(diǎn)導(dǎo)體(線到中性點(diǎn)(line-to-neutral))之間連接負(fù)載22。電源18、20發(fā)送的電功率包括交流電壓信號。在單相系統(tǒng)中，導(dǎo)體攜帶單個(gè)電壓信號。在三相系統(tǒng)中，三個(gè)導(dǎo)體可以攜帶相同頻率的三個(gè)分離的電壓信號。這些信號在不同時(shí)間到達(dá)它們的瞬時(shí)峰值。使用這些信號中的一個(gè)作為基準(zhǔn)信號，另外兩個(gè)電壓信號從基準(zhǔn)信號在時(shí)間上被延遲一第二信號從基準(zhǔn)信號延遲三分之一周期，第三電壓信號延遲三分之二周期。主控制器14監(jiān)督并且控制切換器16和/或功率分析模塊15，并且可以基于功率分析模塊15的輸出而判斷在電源18、20之間切換負(fù)載22。主控制器14可以包括允許其根據(jù)從功率分析模塊15接收的脈沖序列解釋電源18、20的電壓信息和相位旋轉(zhuǎn)的邏輯。基于對脈沖序列的解釋和對負(fù)載22的功率需求的理解，主控制器14可以判斷在電源18、20之間切換負(fù)載22。 此外，主控制器14可以將關(guān)于切換器16和/或電源18、20的性能的信息提供給用戶接口(例如顯示器)。主控制器14采用各種形式的通信來與切換器16和/或功率分析模塊15進(jìn)行通信，包括，但不限于，有線、無線、光和紅外通信。雖然圖I示出主控制器14位于外殼12內(nèi)，但在一些布置中，主控制器14也可以位于遠(yuǎn)離外殼12。圖2A是接收電源18、20中的一個(gè)的功率分析模塊15的示例實(shí)現(xiàn)。為了便于解釋，功率分析模塊15以下將描述為接收電源18。圖2B是功率分析模塊15的另一布置。在其它功能當(dāng)中，功率分析模塊15可以(i)將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值；(ii)確定電壓信息，(iii)確定表示電壓信息的脈沖長度，(iv)確定相位旋轉(zhuǎn)和表示相位旋轉(zhuǎn)的預(yù)定空白；(v)編譯并且布置序列中的脈沖和預(yù)定空白，(vi)以及將序列輸出到主控制器14。雖然圖2A、圖2B和圖2C示出功率分析模塊15的三個(gè)布置，但功率分析模塊15可以包括以下項(xiàng)的任何合適的組合電源42、分頻網(wǎng)絡(luò)(divider network) 44、比較器46、處理模塊48和/或電化隔離器50。電源42將電源供應(yīng)給比較器46、處理模塊48和/或電化隔離器50。電源42可以包括，但不限于，電池、太陽能電池、變壓器和/或AC電源。參照圖2A，分頻網(wǎng)絡(luò)44接收電源18的每一相位，并且將每一相位的電壓減少為功率分析模塊15的工作電壓。分頻網(wǎng)絡(luò)44可以包括多個(gè)電阻器51和/或變壓器(未示出)。分頻網(wǎng)絡(luò)44中的電阻器51和/或變壓器的數(shù)量和布置可以選取為滿足功率分析模塊15的電壓和/或功率需求。分頻網(wǎng)絡(luò)44可以類似地處理相位中的每一個(gè)。比較器46標(biāo)識相位A的過零事件，并且將過零事件的發(fā)生傳信給處理模塊48。例如，比較器46可以生成待由處理模塊48服務(wù)的中斷。比較器46感測電壓信號的波形從正極到負(fù)極(“負(fù)過零”)或從負(fù)極到正極(“正過零”)的極性的改變。在一些布置中，比較器46可以僅標(biāo)識正過零。功率分析模塊15的其它配置可以僅標(biāo)識負(fù)過零。電化隔離器50用作為將主控制器14與電源18的電荷隔離。電化隔離器50可以將脈沖序列中繼到主控制器14。雖然圖2A示出光耦合器，但電化隔離器50可以包括其它形式的電化隔離，包括，但不限于，電容器、變壓器和/或無線發(fā)射機(jī)。處理模塊48可以包括模數(shù)(A/D)模塊52、內(nèi)核54、定時(shí)模塊56、輸出模塊58和存儲器模塊60。存儲器模塊60可以存儲數(shù)字值、電壓信息、相位旋轉(zhuǎn)信息、電壓參數(shù)和定時(shí)器信息。A/D模塊52米樣電壓信號并且將表不每一相位的瞬時(shí)電壓的數(shù)字值輸出到內(nèi)核54。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，A/D模塊52可以復(fù)用多個(gè)相位，輪流采樣每一個(gè)。可替代地，A/D模塊52可以配備為并行采樣相位。內(nèi)核54監(jiān)督并且控制A/D模塊52、定時(shí)模塊56、比較器46、輸出模塊58和/或存儲器模塊60。內(nèi)核54可以接收來自比較器46的比較器中斷、來自定時(shí)模塊56的定時(shí)器中斷、以及來自A/D模塊52的數(shù)字值。當(dāng)在此使用時(shí)，中斷是指示對于內(nèi)核54的關(guān)注的需要或?qū)τ谠趦?nèi)核54上執(zhí)行邏輯操作的改變的需要的信號。內(nèi)核54可以使用一個(gè)或多個(gè)中斷服務(wù)例程(interrupt service routine, ISR)和/或輸出狀態(tài)機(jī)的形式的軟件。可以在內(nèi)核54的硬件中實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)機(jī)。其中，內(nèi)核54被配置為(i)服務(wù)中斷(如圖5所示)，( )從A/D模塊52獲取數(shù)字值，(iii)計(jì)算包括電壓參數(shù)的電壓信息(如圖4所示)，(iv)確定相位旋轉(zhuǎn)(如圖4所示)，(V)確定電壓脈沖和預(yù)定空白長度，(vi)將時(shí)間加載到定時(shí)模塊56，(vii)將電壓信息、相位旋轉(zhuǎn)、電壓脈沖長度和預(yù)定空白長度存儲并且獲取到存儲器模塊60，以及(viii)將脈沖序列輸出到輸出模塊58。定時(shí)模塊56從內(nèi)核54接收時(shí)間間隔，并且當(dāng)時(shí)間間隔過去時(shí)將定時(shí)器中斷發(fā)送回內(nèi)核54。當(dāng)任何定時(shí)器間隔過去時(shí)，定時(shí)模塊溢出并且生成定時(shí)器中斷。內(nèi)核54可以利用定時(shí)模塊56來對內(nèi)核54的操作進(jìn)行定時(shí)，和/或?qū)ν矫}沖、電壓脈沖和預(yù)定空白的長度進(jìn)行定時(shí)。在一些布置中，定時(shí)模塊56可以包括(i)定時(shí)器一 62( “定時(shí)器I”)，其能夠接收第一時(shí)間間隔并且當(dāng)定時(shí)器一 62溢出時(shí)發(fā)送定時(shí)器一中斷；以及(ii)定時(shí)器零 64( “定時(shí)器O”)，其能夠接收第二時(shí)間間隔并且當(dāng)定時(shí)器零64溢出時(shí)發(fā)送定時(shí)器零中斷。第一時(shí)間間隔和第二時(shí)間間隔可以是相同或不同的時(shí)間量。例如，定時(shí)器一 62可以從內(nèi)核54接收第一時(shí)間間隔，定時(shí)器零64可以從內(nèi)核54接收第二時(shí)間間隔。當(dāng)?shù)谝婚g隔已經(jīng)過去時(shí)，定時(shí)器一 62可以將定時(shí)器一中斷發(fā)送到內(nèi)核54。類似地，當(dāng)?shù)诙r(shí)間間隔已經(jīng)過去時(shí)，定時(shí)器零64可以將定時(shí)器零中斷發(fā)送到內(nèi)核54。可以根據(jù)內(nèi)核54的邏輯來服務(wù)定時(shí)器一和定時(shí)器零中斷。輸出模塊58將同步脈沖、電壓脈沖和/或預(yù)定空白輸出到電化隔離器50。輸出模塊58從內(nèi)核54接收脈沖長度和預(yù)定空白長度(即兩個(gè)長度表示應(yīng)將輸出模塊驅(qū)動為高或低所持續(xù)的時(shí)間段)。基于這些長度，將輸出模塊58的輸出驅(qū)動為高或低，以創(chuàng)建同步脈沖、電壓脈沖和/或預(yù)定空白。圖2B示出功率分析模塊15的另一布置。在該布置中，可以在處理模塊48內(nèi)包括比較器47。比較器可以與圖2A的比較器46類似地運(yùn)作。電源42可以包括變壓器43。變壓器43可以電化地隔離功率分析模塊15與電源18的電荷。功率分析模塊15可以進(jìn)一步省略電化隔離器。在該布置中，輸出模塊58可以將脈沖序列直接輸出到主控制器14或另外的設(shè)備。圖2C示出功率分析模塊15的實(shí)現(xiàn)，其中輸出模塊58包括比較/捕獲模塊65和定時(shí)器一 62。比較/捕獲模塊65包括捕獲模式和比較模式。在捕獲模式下，比較/捕獲模塊65捕獲定時(shí)器一 62中輸出模塊58的輸入狀態(tài)的每個(gè)轉(zhuǎn)變的時(shí)間。在比較模式下，將輸出模塊58的輸出驅(qū)動為高或低持續(xù)等于從定時(shí)器一 62捕獲的時(shí)間的時(shí)間長度,并且比較/捕獲模塊65重復(fù)地比較從定時(shí)器一 62捕獲的時(shí)間與已經(jīng)將輸出模塊58的輸出驅(qū)動為高或低的時(shí)間。一旦達(dá)到從定時(shí)器一 62捕獲的時(shí)間段,輸出模塊58的輸出就改變狀態(tài)，并且定時(shí)器一 62生成待由內(nèi)核54服務(wù)的中斷。對于圖2B和圖2C，應(yīng)注意，組件42、44、46和48可以執(zhí)行如上所述的功率分析模塊15內(nèi)的相同功能。圖3A-圖3C呈現(xiàn)了可以從功率分析模塊15輸出的脈沖序列的三個(gè)示例。脈沖序列中的每一個(gè)包括同步脈沖88和電壓脈沖。圖3A、圖3B和圖3C的電壓脈沖分別統(tǒng)一用標(biāo)號92、104、116指代。同步脈沖88與第一電壓脈沖之間以及電壓脈沖中的每一個(gè)之間的間隔被稱為空白。圖3A、圖3B和圖3C的空白分別統(tǒng)一用標(biāo)號128、130、132指代。同步脈沖88指示對于主控制器14的發(fā)生過零事件，和/或指示將要發(fā)送電壓脈沖。同步脈沖88可以具有主控制器14已知的預(yù)定長度，其允許主控制器14區(qū)分同步脈沖88與電壓脈沖。電壓脈沖92、104、116的長度將關(guān)于電源18的相位的信息傳遞到主控制器
14。類似地，空白128、130、132的長度表示相位的數(shù)量和/或電源18的相位旋轉(zhuǎn)和/或相位A上的電壓信號的存在。通過在低與高和/或高與低之間交變輸出模塊58的輸出達(dá)到有限時(shí)間段來創(chuàng)建二進(jìn)制脈沖序列。同步脈沖88和電壓脈沖92、104、116被輸出為相同二進(jìn)制狀態(tài)(都為高或低)。預(yù)定空白128、130、132具有與同步脈沖88和電壓脈沖92、104、116相反的二進(jìn)制 狀態(tài)。在脈沖序列中的電壓脈沖92、104、116之間以及同步脈沖88與第一電壓脈沖之間輸
出預(yù)定空白。在一個(gè)布置中，可以在相位A的過零事件(例如正過零)的每個(gè)發(fā)生時(shí)輸出同步脈沖88。每一同步脈沖88的初始邊緣(即當(dāng)同步脈沖是有效高時(shí)的上升沿和當(dāng)同步脈沖是有效低時(shí)的下降沿)可以與每一過零事件近似同時(shí)產(chǎn)生。近似同時(shí)可以理解為意味著功率分析模塊15感測過零事件、生成并且服務(wù)對應(yīng)的中斷以及開始輸出同步脈沖88所花費(fèi)的時(shí)間量。主控制器14可以通過在一段時(shí)間上對同步脈沖88的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)來計(jì)算相位A的電壓信號的頻率。此外，主控制器14可以使用同步脈沖88來同步電源18和20的相位關(guān)系，從而當(dāng)負(fù)載22選擇性地耦合在電源18與20之間時(shí)，負(fù)載22被供應(yīng)有相同的相位。處理模塊48基于電壓參數(shù)而確定電壓信息。電壓參數(shù)包括例如A/D模塊52米樣的數(shù)字值、瞬時(shí)線到中性點(diǎn)電壓、以及從瞬時(shí)線到中性點(diǎn)電壓值導(dǎo)出的數(shù)字值(例如線間電壓、線到中性點(diǎn)電壓的平方、和/或線間電壓的平方)。電壓信息可以包括相位旋轉(zhuǎn)信息、峰值電壓、峰間(peak to peak)電壓和/或統(tǒng)計(jì)參數(shù)(例如線間電壓的均值、線到中性點(diǎn)電壓的均值、線間電壓的RMS、線到中性點(diǎn)電壓的RMS、和/或從電壓參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)確定的其它統(tǒng)計(jì)參數(shù))。在圖3A-圖3C描述的脈沖序列中，VaruVbn和Vcn電壓脈沖分別指示相位A、B和C的線到中性點(diǎn)電壓。相似地，Vab、Vbc和Vca脈沖分別指示相位A、B和C的線間電壓。基于電壓信息、包括相位信息的對應(yīng)值來確定電壓脈沖92、104、116的長度，電壓脈沖基于該電壓信息和相位信息。例如，電壓脈沖的長度可以直接與對應(yīng)電壓信息的值成比例。長度與電壓的比例對于功率分析模塊15和主控制器14都是已知的。僅作為舉例，比率可以預(yù)先確定為每伏特2微秒。在此情況下，包括120伏特的線到中性點(diǎn)電壓的電壓信息的電壓脈沖的長度將是240微秒長。在接收240微秒電壓脈沖之后，主控制器14通過將240微秒除以每伏特2微秒將電壓信息的值確定為120伏特。在一些配置中，功率分析模塊15可以按主控制器14已知的預(yù)定順序來輸出電壓脈沖92、104、106。電壓脈沖92、104、116的預(yù)定順序允許主控制器14知道正接收電壓信息的哪個(gè)項(xiàng)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，例如功率分析模塊15基于相位A的RMS線到中性點(diǎn)電壓輸出Van脈沖，隨后基于相位A與B之間的RMS線間電壓輸出Vab脈沖。因?yàn)樵擃A(yù)定的順序，主控制器14知道第一電壓脈沖表示相位A的RMS線到中性點(diǎn)電壓，第二電壓脈沖表示相位A與B之間的RMS線間電壓。
電壓脈沖92、104、116可以具有最小和/或最大脈沖長度。最小電壓脈沖長度可以對于主控制器14已知，并且允許⑴區(qū)分電壓脈沖92、104、116與同步脈沖88和/或(ii)知道電壓信息低于最小閾值量。可以選取最大電壓脈沖長度以允許功率分析模塊15在相位A的電壓信號完成一個(gè)周期之前完成功率分析模塊15的脈沖序列的輸出。在一些配置中，預(yù)定空白128、130或132具有對于主控制器14已知的預(yù)定長度的集合中的一個(gè)，其允許主控制器14確定相位信息。相位信息包括關(guān)于電源18的相位信息，例如電源18是單相還是三相。對于三 相,相位信息可以包括相位旋轉(zhuǎn),例如ABC或CBA。預(yù)定空白128、130或132的預(yù)定長度中的一個(gè)可以傳信相位A已經(jīng)損失功率。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，給定脈沖序列中的預(yù)定空白全都相同，例如空白128-1至128-6的長度是相同的，空白130-1至130-6的長度是相同的，空白132-1至132-6的長度是相同的。在輸出相位信息作為電壓脈沖92、104、116中的至少一個(gè)的功率分析模塊15的實(shí)現(xiàn)中，預(yù)定空白128、130或132具有長度足以允許功率分析模塊15開始以及停止每一電壓脈沖92、104、116的預(yù)定長度。參照圖3A，示出來自用于單相電源的功率分析模塊15的脈沖序列的示例。在該配置中，功率分析模塊15輸出同步脈沖88，后面跟著預(yù)定空白128-1。預(yù)定空白128-1至128-6具有向主控制器14指示單相電源的預(yù)定長度。功率分析模塊15然后輸出Van電壓脈沖92-1，后面跟著預(yù)定空白128-2 ；Vab電壓脈沖92_2，后面跟著預(yù)定空白128-3 ；Vbn電壓脈沖92-3，后面跟著預(yù)定空白128-4 ；Vbc電壓脈沖92_4，后面跟著預(yù)定空白128-5 ；Vcn電壓脈沖92-5，后面跟著預(yù)定空白128-6 ;以及Vca電壓脈沖92_6。功率分析模塊15然后使輸出返回到高。在此情況下，因?yàn)楣β史治瞿K15正監(jiān)控單相電源，所以Vab電壓脈沖92-2,Vbn電壓脈沖92-3以及Vbc電壓脈沖92_4被設(shè)置為最小電壓脈沖長度，因此電壓是零。參照圖3B，示出來自用于具有相位旋轉(zhuǎn)ABC的三相電源的功率分析模塊15的脈沖序列的示例。在該配置中，功率分析模塊15輸出同步脈沖88，后面跟著預(yù)定空白130-1。預(yù)定空白130-1至130-6具有向主控制器14指示具有相位旋轉(zhuǎn)ABC的三相電源的預(yù)定長度。功率分析模塊15然后輸出Van電壓脈沖104-1，后面跟著預(yù)定空白130-2 ；Vab電壓脈沖104-2，后面跟著預(yù)定空白130-3 ；Vbn電壓脈沖104-3，后面跟著預(yù)定空白130-4 ；Vbc電壓脈沖104-4，后面跟著預(yù)定空白130-5 ；Vcn電壓脈沖104-5，后面跟著預(yù)定空白130-6 ;以及Vca電壓脈沖104-6。功率分析模塊15然后使輸出返回到高。參照圖3C，示出來自用于具有相位旋轉(zhuǎn)CBA的三相電源的功率分析模塊15的脈沖序列的示例。在該配置中，功率分析模塊15輸出同步脈沖88，后面跟著預(yù)定空白132-1。預(yù)定空白132-1至132-6具有向主控制器14指示具有相位旋轉(zhuǎn)CBA的三相電源的預(yù)定長度。功率分析模塊15然后輸出Van電壓脈沖116-1，后面跟著預(yù)定空白132-2 ；Vab電壓脈沖116-2，后面跟著預(yù)定空白132-3 ；Vbn電壓脈沖116-3，后面跟著預(yù)定空白132-4 ；Vbc電壓脈沖116-4，后面跟著預(yù)定空白132-5 ；Vcn電壓脈沖116-5，后面跟著預(yù)定空白130-6 ;以及Vca電壓脈沖116-6，隨后功率分析模塊15使輸出返回到高。參照圖4，示出確定電壓信息、電壓和統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及每一相位的相位旋轉(zhuǎn)信息的示例。當(dāng)在下文中使用時(shí)，術(shù)語主循環(huán)將用于描述確定電壓信息和每一相位的相位旋轉(zhuǎn)信息的方法。內(nèi)核54在136開始主循環(huán)，其中，內(nèi)核54將任務(wù)變量“i”設(shè)置為零，并且在138，內(nèi)核54基于主循環(huán)的預(yù)定處理時(shí)間而設(shè)置定時(shí)器零64。基于電源18的電壓和頻率并且基于對于內(nèi)核54完成主循環(huán)所需的計(jì)算必要的時(shí)間的長度來選取主循環(huán)的預(yù)定處理時(shí)間。在一個(gè)布置中，主循環(huán)的預(yù)定處理時(shí)間選取為800微秒。在140, A/D模塊52取得每一相位的電壓米樣。米樣包括表不每一相位的瞬時(shí)電壓讀數(shù)的數(shù)字值。取得每一相位的電壓采樣包括在142取得相位A的線到中性點(diǎn)電壓的10比特?cái)?shù)字采樣、在144取得相位B的線到中性點(diǎn)電壓的10比特?cái)?shù)字采樣和/或在146取得相位C的線到中性點(diǎn)電壓的10比特?cái)?shù)字采樣。應(yīng)理解，A/D模塊52使用10比特采樣大小僅僅是出于說明的目的。在147，內(nèi)核54確定在140期間取得的電壓采樣的有效性。如果電源不包括中性點(diǎn)導(dǎo)體，或電源的相位失去平衡，則線到中性點(diǎn)電壓采樣不是有效的，并且主控制器14無法依賴。為了確定線到中性點(diǎn)值的數(shù)字采樣是否有效，內(nèi)核54采用確定在194中計(jì)算的用于每一相位的線到中性點(diǎn)電壓的RMS電壓信息是否在可接受的范圍內(nèi)的軟件。如果RMS電壓信息在可接受的范圍內(nèi)，則功率分析模塊15將輸出在此描述的線到中性點(diǎn)電壓信息。如果RMS值不在可接受的范圍內(nèi)，則功率分析模塊15輸出線間電壓信息電壓信息，但傳信到·線到中性點(diǎn)電壓信息無法依賴的主控制器14。為了傳信到線到中性點(diǎn)電壓信息無法依賴的主控制器14，功率分析模塊15可以輸出每一線到中性點(diǎn)電壓脈沖的最小電壓脈沖長度。在148，內(nèi)核54從在140取得的數(shù)字采樣去除由處理模塊48的電源引起的偏移。去除偏移包括從⑴在150的Van數(shù)字采樣，(ii)在152的Vbn數(shù)字采樣和/或(iii)在154的Vcn數(shù)字采樣減去等同于偏移的數(shù)字。例如，在功率分析模塊15的一些配置中，電源電壓是五(5)伏特。從數(shù)字采樣去除電源偏移包括從在140取得的數(shù)字采樣中的每一個(gè)減去511 (等同于2. 5伏特的電源電壓的中點(diǎn)的數(shù)字)。在156，功率分析模塊15確定電源18的相位旋轉(zhuǎn)信息。內(nèi)核54采用軟件以確定相位旋轉(zhuǎn)信息。例如，內(nèi)核54可以確定當(dāng)在相位A的正過零之后，相位B的正過零在相位C的正過零之前發(fā)生時(shí)，旋轉(zhuǎn)是ABC。反之，當(dāng)在相位A的正過零之后，相位C的正過零在相位B的正過零之前發(fā)生時(shí)，內(nèi)核可以確定旋轉(zhuǎn)是ACB (或等效地，CBA)。內(nèi)核54可以在存儲器模塊60中存儲在148和/或156確定的值。在158，內(nèi)核54計(jì)算電源18的線間電壓。計(jì)算線間電壓包括(i)通過從Van數(shù)字采樣減去Vbn數(shù)字采樣在160計(jì)算相位A與B之間的線間電壓，(ii)通過從Vbn數(shù)字采樣減去Vcn數(shù)字采樣在162計(jì)算相位B與C之間的線間電壓,和/或(iii)通過從Vcn數(shù)字采樣減去Van數(shù)字采樣在164計(jì)算相位C與A之間的線間電壓。內(nèi)核54可以在存儲器模塊60中存儲在158確定的值。在166，內(nèi)核54計(jì)算在148和158中確定的線到中性點(diǎn)和線間電壓的平方。計(jì)算平方包括在 168 平方 Van (“Vansq”)，在 170 平方 Vab (“Vabsq”)，在 172 平方 Vbn (“Vbnsq”)、在 174 平方 Vbc ( “Vbcsq”)，在 176 平方 Vcn ( “Vcnsq”)，以及在 178 平方 Vca ( “Vcasq”)。內(nèi)核54可以在存儲器模塊60中存儲在166確定的值。在180，內(nèi)核54使用在166計(jì)算的平方值以及在主循環(huán)的先前迭代中計(jì)算的算術(shù)均值來計(jì)算線間和線到中性點(diǎn)電壓的平方的算術(shù)均值。計(jì)算線間和線到中性點(diǎn)電壓的均值可以包括在182計(jì)算Van的平方的均值(“Vanmn”)、在184計(jì)算Vab的平方的均值(“Vabmn”)、在186計(jì)算Vbn的平方的均值(“Vbnmn”)、在188計(jì)算Vbc的平方的均值(“Vbcmn”)，在190計(jì)算Vcn的平方的均值(“Vcnmn”)和/或在192計(jì)算Vca的平方的均值(“Vcamn”)。功率分析模塊15可以在存儲器模塊60中存儲在180確定的值。在圖4的所示主循環(huán)的實(shí)現(xiàn)中，內(nèi)核54通過從存儲器模塊60獲取來自先前迭代主循環(huán)的均值(“先前均值”)，從先前均值減去除以256的先前均值，并且加上在166中計(jì)算的對應(yīng)平方值除以256來計(jì)算均值。這使得均值接近主循環(huán)的過去256個(gè)迭代的均值，其中，每個(gè)新的平方值對均值貢獻(xiàn)，就好像存儲了 256個(gè)值，而沒有存儲最后256個(gè)值的存儲和處理開銷。 在194，內(nèi)核54執(zhí)行任務(wù)“i”。內(nèi)核54在194執(zhí)行的任務(wù)取決于任務(wù)變量“i”的值。當(dāng)i = O時(shí)，內(nèi)核54在196計(jì)算Van的RMS (“Vanrms”)，其包括從182取得Vanmn值的平方根。當(dāng)i = I時(shí)，內(nèi)核54在198計(jì)算Vab的RMS (“Vabrms”)，其包括從184取得Vabmn值的平方根。當(dāng)i = 2時(shí)，內(nèi)核54在200計(jì)算Vbn的RMS( “Vbnrms”)，其包括從186取得Vbnmn值的平方根。當(dāng)i = 3時(shí)，內(nèi)核54在202計(jì)算Vbc的RMS (“Vbcrms”)，其包括從188取得Vabmn值的平方根。當(dāng)i = 4時(shí)，內(nèi)核54在204計(jì)算Vcn的RMS ( “Vcnrms”),其包括從190取得Vabmn值的平方根。當(dāng)i = 5時(shí)，內(nèi)核54在206計(jì)算Vca的RMS ( “Vcarms”)，其可以包括從192取得Vabmn值的平方根。當(dāng)i = 6時(shí)，內(nèi)核54執(zhí)行誤差檢驗(yàn)。誤差檢驗(yàn)可以包括檢驗(yàn)在148、158、166、180和/或194執(zhí)行的電壓信息計(jì)算中的任一計(jì)算中的誤差。當(dāng)i = 7時(shí)，功率分析模塊15執(zhí)行保留任務(wù)，其可以包括輸入到功率分析模塊15的任何任務(wù)。在一些配置中，可以取消在208執(zhí)行的誤差校驗(yàn)以及在210執(zhí)行的保留任務(wù)，以減少執(zhí)行主循環(huán)所需的時(shí)間。應(yīng)理解，分配給任務(wù)變量“i”的值的操作僅為了說明，任何任務(wù)變量可以分配給196-210中的任何操作。此外，主循環(huán)可以具有在194執(zhí)行的多于或少于八個(gè)任務(wù)。在212，內(nèi)核54遞增任務(wù)變量“i”。任務(wù)變量“i”可以逐漸地從零(O)增加到七
(7)，并且可以在i = 7之后重置為零(O)。在214，內(nèi)核54設(shè)置等待標(biāo)記，并且繼續(xù)到216。內(nèi)核54保持在216，直到等待標(biāo)記被清除。定時(shí)器零64超時(shí)產(chǎn)生的中斷可以清除等待標(biāo)記，如圖5所示。一旦等待標(biāo)記已經(jīng)被清除，控制就返回到138。參照圖5，示出處理模塊48生成的服務(wù)中斷的方法。當(dāng)接收到中斷時(shí)，控制開始。例如，中斷可以是與比較器46對應(yīng)的中斷，與定時(shí)器一 62對應(yīng)的中斷、和/或與定時(shí)器零64對應(yīng)的中斷。在220，內(nèi)核54禁用所有中斷，并將上下文信息保存到存儲器模塊60。在222，內(nèi)核54確定是否已經(jīng)存在正過零事件。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，比較器46僅在相位A的正過零事件的發(fā)生時(shí)生成中斷，當(dāng)內(nèi)核54接收比較器46中斷時(shí)，內(nèi)核54確定正過零已經(jīng)發(fā)生。如果內(nèi)核54接收比較器中斷，則內(nèi)核54在224清除比較器中斷，并且在226確定過零事件是否有效。內(nèi)核54通過檢驗(yàn)A/D模塊52在相位A上取得的先前若干A/D采樣的極性來確定過零是否有效。如果先前A/D采樣為正，則過零事件可能是偽造的，內(nèi)核54可以宣稱過零為無效。如果內(nèi)核54確定過零有效，則內(nèi)核54在228重置輸出狀態(tài)機(jī)。在229，內(nèi)核54基于輸出狀態(tài)機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)而設(shè)置定時(shí)器一 62 (見圖6),并且在230,內(nèi)核54基于輸出狀態(tài)機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)而將數(shù)字值輸出到輸出模塊58。內(nèi)核54在232啟用所有中斷，并且恢復(fù)先前上下文。如果內(nèi)核54在226確定過零無效，則內(nèi)核54在232忽略比較器中斷，啟用所有中斷，并且恢復(fù)其上下文。如果在222內(nèi)核54確定沒有過零發(fā)生，則內(nèi)核54在234確定定時(shí)器一 62是否已經(jīng)溢出。當(dāng)內(nèi)核54接收定時(shí)器一中斷時(shí)，內(nèi)核54確定定時(shí)器一 62已經(jīng)溢出。如果已經(jīng)接收定時(shí)器一中斷，則內(nèi)核54在236清除定時(shí)器一中斷，并且在238增加圖6的輸出狀態(tài)機(jī)。在239,內(nèi)核54基于輸出狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)而設(shè)置定時(shí)器一 62,并且在240,內(nèi)核54基于輸出狀態(tài)機(jī)的輸出值而將數(shù)字值輸出到輸出模塊58。內(nèi)核54在232啟用所有中斷，并且恢復(fù)先前上下文。如果在234定時(shí)器一 62尚未溢出，則內(nèi)核54確定定時(shí)器零64是否已經(jīng)溢出。在242，當(dāng)接收定時(shí)器零中斷時(shí)，內(nèi)核54確定定時(shí)器零64已經(jīng)溢出。如果內(nèi)核54接收定時(shí)器零中斷，則內(nèi)核54在244清除定時(shí)器零中斷，并且在246清除等待標(biāo)記。如圖4所示，在246清除等待標(biāo)記允許處理模塊48執(zhí)行用于確定電壓信息的另一主循環(huán)。定時(shí)器零的持續(xù)時(shí)間確定多久更新電壓信息。 如果在222沒有過零事件，定時(shí)器一 62在234尚未溢出，并且定時(shí)器零64在242尚未溢出，則可能已經(jīng)發(fā)生不期望的中斷。內(nèi)核54因此在248報(bào)告誤差，并且清除所有中斷。在232，內(nèi)核54啟用所有中斷，在232恢復(fù)先前上下文，并且返回到先前執(zhí)行的代碼，例如圖4的主循環(huán)。因?yàn)閳D5中的判斷順序，所以比較器中斷的服務(wù)具有超過定時(shí)器一中斷的優(yōu)先級，定時(shí)器一中斷具有超過定時(shí)器零中斷的優(yōu)先級。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，內(nèi)核54可以重復(fù)執(zhí)行圖5的中斷處理，直到?jīng)]有突出的中斷出現(xiàn)。圖6示出用于功率分析模塊15的輸出狀態(tài)機(jī)的示例。狀態(tài)252是重置狀態(tài)，圖5的228可以命令重置。狀態(tài)252指定基于同步脈沖長度而設(shè)置定時(shí)器一，并且指定低輸出。雖然本公開描述有效低的慣例，但本發(fā)明的原理還應(yīng)用于有效高的慣例。狀態(tài)252因此提供圖5的229和230使用的定時(shí)器和輸出值信息。低輸出與同步脈沖88的開始對應(yīng)。定時(shí)器一中的設(shè)置的值確定何時(shí)將生成另一中斷并且輸出將返回到高，結(jié)束同步脈沖88。當(dāng)狀態(tài)機(jī)增加時(shí)，選擇狀態(tài)256。在圖5的238的(通過對應(yīng)中斷傳信的)定時(shí)器一超時(shí)時(shí)，狀態(tài)機(jī)增加。狀態(tài)256基于相位旋轉(zhuǎn)而指定高輸出和定時(shí)器一值。當(dāng)圖5的240實(shí)現(xiàn)高輸出時(shí)，同步脈沖88結(jié)束。在第一電壓脈沖之前的間隔是空白，從預(yù)定值的集合中選擇空白的長度。值中的一個(gè)與感測的相位旋轉(zhuǎn)ABC對應(yīng)，而值中的另一個(gè)與感測的相位旋轉(zhuǎn)CBA對應(yīng)，值中的又一個(gè)與正在感測的單相電源對應(yīng)。當(dāng)接下來增加狀態(tài)機(jī)時(shí)，選擇狀態(tài)260。狀態(tài)260基于與Van電壓成比例的長度而指定低輸出以及定時(shí)器一值。當(dāng)實(shí)現(xiàn)低輸出時(shí)，Van電壓脈沖開始。當(dāng)基于Van的長度而設(shè)置的定時(shí)器一超時(shí)時(shí)，狀態(tài)機(jī)增加到狀態(tài)264。狀態(tài)264基于所選擇的預(yù)定空白長度而指定高輸出并且設(shè)置定時(shí)器。當(dāng)實(shí)現(xiàn)高輸出時(shí)，Van電壓脈沖由此停止。此外，狀態(tài)機(jī)的增加通過狀態(tài)268、272、276、280、284、288、292、296、300 和 304 按順序前進(jìn)。狀態(tài)260、268、276、284、292和300與電壓脈沖的開始對應(yīng)，而狀態(tài)264、272、280、288,296和304與這些電壓脈沖的結(jié)束對應(yīng)。狀態(tài)304指定基于故障安全時(shí)間而設(shè)置定時(shí)器一。故障安全時(shí)間可以比有效電源信號的一個(gè)周期更長。當(dāng)電源正常地操作時(shí)，正過零將在定時(shí)器一中故障安全時(shí)間超時(shí)之前發(fā)生，并且用于正過零的中斷將把狀態(tài)機(jī)重置為252。然而，如果在定時(shí)器一中故障安全時(shí)間超時(shí)，例如當(dāng)電源的相位A消失時(shí)，則狀態(tài)機(jī)將增加到狀態(tài)252，其中，將開始新的脈沖序列的發(fā)送。即使電源正不正確地運(yùn)作，故障安全時(shí)間也確保規(guī)則地發(fā)送脈沖序列。已經(jīng)為了示例和說明的目的而提供了布置的前述描述。并不意在窮舉或限制本公開。特定布置的單獨(dú)元件或特征通常不限于該特定布置，而是在可應(yīng)用的情況下，即使未具 體地示出或描述，也可互換，并且可以用在選擇的布置中。同樣也可以通過很多方式而變化。這些變形不被看做脫離本公開，并且所有這些修改意在被包括在本公開的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 接收具有至少一個(gè)相位的電源； 感測所述至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信號； 基于所述至少一個(gè)相位中選擇的相位的所感測的電壓信號來檢測所選擇的相位的過零事件； 基于對應(yīng)的所感測的電壓信號使用處理器來確定所述至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信息；以及 響應(yīng)于所述過零事件經(jīng)由電化隔離器輸出脈沖序列，其中，所述序列中的一些脈沖或所有脈沖的各自的長度基于所述至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的對應(yīng)電壓信息。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括 在自動轉(zhuǎn)換切換器中接收所述電源和第二電源； 從所述電化隔離器接收所述脈沖序列； 基于所接收的脈沖序列，選擇所述電源和所述第二電源中的一個(gè)；以及 將所選擇的電源連接到負(fù)載。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)相位包括三個(gè)相位，所述方法還包括確定所述三個(gè)相位的相位旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括 基于所述相位旋轉(zhuǎn)而選擇預(yù)定間隔；以及 輸出所述脈沖序列中的至少兩個(gè)脈沖之間具有預(yù)定間隔的脈沖序列。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述脈沖序列包括(i)表示所述過零事件的同步脈沖以及(ii)對于所述至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位，表示對應(yīng)電壓信息的至少一個(gè)電壓脈沖。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括與所述過零事件近似同時(shí)地開始輸出所述同步脈沖，其中，所述同步脈沖是所述脈沖序列中的初始脈沖。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)相位包括三個(gè)相位，其中，輸出所述脈沖序列包括輸出與所述三個(gè)相位中的每一個(gè)對應(yīng)的電壓脈沖。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)相位中的第一相位的電壓信號包括瞬時(shí)電壓讀數(shù)，其中，確定所述第一相位的電壓信息包括檢測所述瞬時(shí)電壓讀數(shù)的峰值。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)相位中的第一相位的電壓信號包括瞬時(shí)電壓讀數(shù)，其中，確定所述第一相位的電壓信息包括基于所述瞬時(shí)電壓讀數(shù)而計(jì)算所述第一相位的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括均值、根均值以及均方根值中的至少一個(gè)。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述至少一個(gè)相位中的每一個(gè)相位的電壓信息包括確定以下中的至少一個(gè)峰值電壓、峰間電壓、相位信息、線間電壓、線到中性點(diǎn)電壓、所述線間電壓的平方、所述線到中性點(diǎn)電壓的平方、所述線間電壓的均值、所述線到中性點(diǎn)電壓的均值、所述線間電壓的均方根、以及所述線到中性點(diǎn)電壓的均方根。
12.如權(quán)利要求I所述的方法，其中 確定所述電壓信息包括對于所述至少一個(gè)相位中的每一個(gè)相位，確定表示線到中性點(diǎn)電壓的第一電壓參數(shù)以及表示線間電壓的第二 電壓參數(shù)；以及 所述第一電壓參數(shù)和第二電壓參數(shù)中的至少一個(gè)的均方根；以及所述脈沖序列包括α)與所述過零事件對應(yīng)的同步脈沖以及(ii)對于所述至少一個(gè)相位中的每一個(gè)相位，表示所述均方根的電壓脈沖。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述至少一個(gè)相位包括三個(gè)相位，所述方法還包括 確定所述三個(gè)相位的相位旋轉(zhuǎn)； 基于所述相位旋轉(zhuǎn)而選擇預(yù)定間隔；以及 輸出所述脈沖序列中的至少兩個(gè)脈沖之間具有預(yù)定間隔的脈沖序列。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括輸出所述脈沖序列，使得 所述同步脈沖是所述脈沖序列中的初始脈沖， 所述同步脈沖的開始與所述過零事件近似同時(shí)，以及 所述電壓脈沖中的每一個(gè)電壓脈沖由所述預(yù)定間隔分離。
15.一種接收具有至少一個(gè)相位的電源的功率分析模塊，所述功率分析模塊包括 感測模塊，其感測所述至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信號； 過零模塊，其基于所述至少一個(gè)相位中選擇的相位的所感測的電壓信號來檢測所選擇的相位的過零事件； 處理模塊，其基于對應(yīng)的所感測的電壓信號來確定所述至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信息；以及 輸出模塊，其將響應(yīng)于所述過零事件的脈沖序列輸出到電化隔離器，其中，所述序列中的一些脈沖或所有脈沖的各自的長度基于所述至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信息。
16.如權(quán)利要求15所述的功率分析模塊，其中，所述長度中的每一個(gè)長度與對應(yīng)的電壓信息成比例。
17.如權(quán)利要求16所述的功率分析模塊，其中，所述脈沖序列中的初始脈沖的長度是固定的預(yù)定長度。
18.如權(quán)利要求15所述的功率分析模塊，其中 所述至少一個(gè)相位包括三個(gè)相位； 所述處理模塊確定所述三個(gè)相位的相位旋轉(zhuǎn)，并且基于所述相位旋轉(zhuǎn)而選擇預(yù)定間隔；以及 所述輸出模塊輸出所述脈沖序列中的至少兩個(gè)脈沖之間具有預(yù)定間隔的脈沖序列。
19.如權(quán)利要求15所述的功率分析模塊，還包括處理器，其實(shí)現(xiàn)所述處理模塊，其中，所述過零模塊包括比較器，所述比較器檢測所選擇的相位的過零事件，其中，所述比較器在所述處理器外部。
20.如權(quán)利要求15所述的功率分析模塊，其中，所述電壓信息包括以下中的至少一個(gè)峰值電壓、峰間電壓、相位信息、線間電壓、線到中性點(diǎn)電壓、所述線間電壓的平方、所述線到中性點(diǎn)電壓的平方、所述線間電壓的均值、所述線到中性點(diǎn)電壓的均值、所述線間電壓的均方根、以及所述線到中性點(diǎn)電壓的均方根。
21.如權(quán)利要求15所述的功率分析模塊，其中，所述脈沖序列包括與所述過零事件對應(yīng)的同步脈沖以及表示所述電壓信息的至少一個(gè)電壓脈沖。
22.如權(quán)利要求21所述的功率分析模塊，其中，所述脈沖序列以所述同步脈沖開始，其中，所述同步脈沖的開始與所述過零事件近似同時(shí)。
23.—種自動轉(zhuǎn)換切換器，包括 如權(quán)利要求15所述的功率分析模塊；以及 控制器，其(i)基于所述脈沖序列選擇所述電源和第二電源中的一個(gè)以及(ii)將所選擇的電源耦合到負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于監(jiān)控電源的功率分析模塊。一種分析電源的特性的方法包括接收具有至少一個(gè)相位的電源；以及感測至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信號。所述方法包括基于至少一個(gè)相位中選擇的相位的所感測的電壓信號來檢測所選擇的相位的過零事件。所述方法還包括基于對應(yīng)的所感測的電壓信號使用處理器來確定至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的電壓信息。所述方法還包括響應(yīng)于過零事件經(jīng)由電化隔離器輸出脈沖序列。所述序列中的一些脈沖或所有脈沖的各自的長度基于至少一個(gè)相位中的每個(gè)相位的對應(yīng)電壓信息。
文檔編號G01R19/175GK102955066SQ20121011929
公開日2013年3月6日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者約翰·海斯, 弗拉迪米爾·米洛斯拉夫斯基 申請人:阿斯科動力科技公司