[发明专利]用于实时谐波频谱分析仪的装置和方法

权利要求书

1.一种用于测量关于选定频率的交流电(AC)的功率的装置，其包括：

频率检测器，所述频率检测器具有用以产生本地参考信号以检测所述AC的基本频率的第一振荡器；以及

用以分析所述AC的功率的功率分析仪，所述功率分析仪包括：

第二振荡器，所述第二振荡器用以在选定频率下产生第一和第二大致相互正交的正弦曲线信号；

第一组乘法器，所述第一组乘法器用于将所述第一和第二正弦曲线信号分别与所述AC的电流数据信号和电压数据信号混合；

一组低通滤波器，所述一组低通滤波器用于分别从所述第一组乘法器的乘积除去高频分量；

第二组乘法器，所述第二组乘法器用于分别混合所述被滤波的乘积；以及

多个加法器，所述多个加法器各自将所述第二组乘法器的一对乘积加起来。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述选定频率是所述AC的基本频率。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述选定频率是谐波频率。

4.根据权利要求3所述的装置，其进一步包括实时功率因数分析仪，所述实时功率因数分析仪产生实时指示功率因数的输出。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述AC的实测功率包括有功功率、无功功率、均方根电压和均方根电流。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述功率分析仪进一步包括用户增益级，所述用户增益级用以分别为所述有功功率和所述无功功率产生增益调节。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述功率分析仪进一步包括：

第一多路复用器，所述第一多路复用器用于为所述频率检测器选择所述AC的电压数据信号；

第二多路复用器，所述第二多路复用器用于为所述第一组乘法器选择所述AC的电压数据信号；以及

第三多路复用器，所述第三多路复用器用于为所述第一组乘法器选择所述AC的电流数据信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第二多路复用器包括用于选择的ISUM信号，所述ISUM信号表示来自3相的所有电流的和，并且第三多路复用器包括用于选择的IN信号选项，所述IN信号表示在3相AC中的单独的线上返回的实际中性线电流。

9.根据权利要求8所述的装置，其进一步包括：

第二功率分析仪，以及

实时谐波失真分析仪，其中所述功率分析仪中的一个产生所述基本频率的功率输出，并且所述功率分析仪中的另一个产生谐波频率的功率，所述实时谐波失真分析仪产生指示电压和电流中的谐波失真的输出。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述低通滤波器中的每一个是二阶无限脉冲响应(IIR)滤波器。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一振荡器使用接近所述AC的基本频率的估计初始频率来产生所述本地参考信号。

12.一种用于测量关于选定频率的交流电(AC电流)的功率的方法，其包括：

通过检测本地产生的参考信号与所述AC的输入数据信号之间的相位差来检测所述AC电流的基本频率；

基于所述检测到的基本频率，产生第一和第二大致相互正交的正弦曲线信号；

将所述一对第一和第二正弦曲线信号分别乘以所述AC电流的电流信号和电压信号；

分别对所述乘积进行滤波；以及

使用所述被滤波的乘积来计算所述AC电流的功率。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述选定频率是所述AC的基本频率。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述选定频率是谐波频率。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述AC的实测功率包括有功功率、无功功率、均方根电压和均方根电流。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述计算的有功功率和无功功率分别由用户增益级调节。