[发明专利]用于确定周期性信号的直流分量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定周期性信号的直流分量的方法。

背景技术

周期性信号u的直流分量                                               （直流值）根据下式作为信号u在周期T的范围内的积分而被计算出：

。

因此，当周期时长范围内的正信号－时间面积和负信号时间－面积相互抵消时，信号不包含直流分量。这是所谓的交变电压的情况。

在技术应用中，信号的直流值的确定是常见的任务。该任务常常通过使用替代于积分而将相加用于直流值确定的方法来解决。

因此，直流分量通过下式来确定：

其中信号u在周期时长T范围内的连续积分转变为信号－时间增量面积上的求和。

根据该方法的直流值确定的精确度尤其是与时间增量的大小有关，其中寻求尽可能小的时间增量。

常常被用于确定直流分量的方法借助于积分器将输入信号在整周期时长T的范围内积分（相加）。在整周期时长T以后被存储在积分器中的值是该周期的直流分量。随着下一周期的时间开始，积分器被复位（所存储的值被清除），并且测量重新开始。利用该方法，每个单独周期的直流分量被确定。

但是如果需要确定直流分量的信号的幅度在确定期间改变（上升或降低），则该直流分量确定方法在幅度改变期间显示直流分量，因为在这种情况下，每个在时间上跟随在后的半波都比前面的具有相反极性的半波具有更大（或更小）的幅度。正半波和负半波在幅度改变期间各不相等，使得由该直流分量确定方法根据电平的上升或下降在哪个半周期（正还是负）的时刻开始而在幅度升高的情况下确定负的直流分量并且在幅度减小的情况下确定正的直流分量。该仅仅在直流改变期间出现的直流分量可能对一定的调节、尤其是逆变器技术中的应用造成不利影响。在逆变器技术中，调节电路尤其是被用于影响输出信号的直流分量，其中调节电路的调节速度高得使得在仅仅少数几个周期时长（通常为50Hz或60Hz电网电压）期间出现的直流值就已经触发调节过程，所述调节过程可能导致调节回路的不期望的波动。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是，说明一种用于确定周期性信号的直流分量的方法，该方法补偿在周期性信号的幅度改变的期间所出现的直流分量。

该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的主要思想，通过将两个积分器的输出信号相加来确定信号的直流分量，所述积分器二者都处理要确定直流分量的信号，并且其中一个积分器分别在整周期的范围内进行积分并且第二积分器在被偏移半个周期的整周期的范围内进行积分。

为此，要确定直流分量的信号既被引导到两个积分器的输入端又被引导到周期性识别装置。该周期性识别装置确定信号的每个单周期的开始和结束时刻，并且将两个积分器之一控制为使得该积分器分别在信号的整周期的范围内（从周期的开始时刻到周期的结束时刻）对信号进行积分。周期性识别装置将第二积分器控制为使得该第二积分器在整周期的范围内、但时间上偏移半个波地对信号进行积分。为了进行周期性识别，例如可以使用所谓的过零点识别。

因此可以实现的优点是，在信号幅度改变的情况下所出现的直流分量被补偿，并且仅有在恒定的幅度的情况下也通过积分方法所确定的信号直流分量被确定。本发明方法的重要优点在于，在以直流分量的确定为基础的通过在幅度改变时短期出现的直流分量值进行的调节（尤其是在整流器或逆变器应用中）不再促使不必要的并且可能导致调节回路的波动的操纵变量改变。

本发明方法对正弦信号的情况下的应用特别有利，因为在正弦信号的情况下，对周期时长（以及周期开始和结束）的识别可以特别简单地进行。

可以将本发明方法用于任意的周期性信号，同样可以使对信号的周期性的识别与相应的信号相协调。

本发明方法一方面适于借助于离散的电子器件具体地构造实施该方法的电子电路，另一方面也适于借助于软件的实现方式，其中连续积分自然地转变为对时间离散的信号值的处理。通过适当地选择采样频率，也可以在借助于软件的实现方式下实现与离散实施方式等价的解决方案。离散电子器件和软件的任意混合形式同样是可能的。

除了所描述的部件（积分器、周期性识别装置、求和装置）以外，实施本发明方法的电路的具体构造还必须包括如下组件：其在积分过程以后分别使积分器再次复位并且短期地存储（保持&采样）积分器结果（一般被表示成电压电平）。