專利名稱：用于重建干擾降低的周期性電壓信號(hào)的方法
用于重建干擾降低的周期性電壓信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于重建干擾降低的周期性電壓信號(hào)的方法，其中 該電壓信號(hào)在其頻率、幅度和/或相位上等于一個(gè)正弦形的、在頻率、幅
度和相位上存在干擾的輸入電壓。在此，由此出發(fā)該輸入電壓由正弦 形的基本震蕩以及在該基本震蕩的頻率、幅度和相位上所疊加的干擾組 成。如果電路裝置應(yīng)該與一個(gè)正弦形的輸入電壓相同步地被驅(qū)動(dòng)，那么 這種方法就比如被采用。在此大多針對(duì)的是正弦形輸入電壓的過零 (Nulldurchgaengen )。 一種可能的應(yīng)用領(lǐng)域比如是交流發(fā)電系統(tǒng)比如 燃料電池設(shè)備、光伏設(shè)備、或風(fēng)力設(shè)備，其中必須與供電者的交流電網(wǎng) 兼容地驅(qū)動(dòng)各種類型的線路換相變流器、比如逆變器。
在這種類型的應(yīng)用中，通常要面對(duì)存在干擾的輸入電壓，那么比如 所述的交流電網(wǎng)的電網(wǎng)電壓就在頻率、幅度和/或相位上具有干擾以及高 次諧波。如果現(xiàn)在比如為了與電網(wǎng)電壓同步地驅(qū)動(dòng)一個(gè)電路裝置而利用 輸入電壓的過零，在該情況中也即該電網(wǎng)電壓的過零，那么就可能比如 通過被疊加高次諧波檢測(cè)到過零，其中所述過零并不等于真正基本震蕩 的過零。此外還可能導(dǎo)致有錯(cuò)誤地驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)同步電路裝置，這最終還可 能導(dǎo)致電網(wǎng)同步電路的故障關(guān)機(jī)。
通常通過低通濾波器來消除輸入電壓的比如高頻干擾、如諸如高次 諧波。但低通濾波器導(dǎo)致低通濾波器的輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位 偏移，其中該輸入電壓又由于該輸入電壓在頻率和相位上未知的干擾而 不能簡(jiǎn)單地被校正。另外還應(yīng)考慮的是，不能利用外部信號(hào)發(fā)生器的參 考信號(hào)來比如給輸入電壓匹配參考信號(hào)。而是所重建的輸出電壓應(yīng)該在 其頻率、幅度和相位上等于該輸入電壓的基本震蕩，而不是外部信號(hào)發(fā) 生器的所生成的參考信號(hào)。
從而本發(fā)明的目標(biāo)是，由一個(gè)具有干擾的輸入電壓來重建一個(gè)干擾 降低的輸出電壓，該輸出電壓在其頻率、相位和幅度上等于輸入電壓的 基本震蕩。在此，應(yīng)該放棄外部信號(hào)發(fā)生器，但仍然提供了一個(gè)盡可能 簡(jiǎn)單的電路構(gòu)造。
該目標(biāo)通過本發(fā)明的特征而凈皮實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明在此涉及用于重建一種 干擾降低的電壓信號(hào)的方法，其中該電壓信號(hào)在其頻率、幅度和相位上等于一個(gè)正弦形的、在頻率、幅度和/或相位上存在干擾的輸入信號(hào)。根 據(jù)本發(fā)明，在此規(guī)定，該輸入電壓被輸入給具有可調(diào)的諧振頻率的笫一 帶通濾波器，其中該帶通濾波器的輸出電壓為干擾降低的電壓信號(hào)，其 中通過確定輸出電壓與輸入電壓在從輸出電壓的正半波到負(fù)半波的一 些過零點(diǎn)處所采樣的差電壓來借助第一調(diào)節(jié)器來相應(yīng)地確定調(diào)節(jié)量，該 第 一調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)該第 一帶通濾波器的諧振頻率，使得該差電壓在該過零 處消失。本發(fā)明的方法這里利用了該帶通濾波器的特征，使得該帶通濾 波器的輸出電壓在該輸入電壓的頻率與該帶通濾波器的諧振頻率有偏 差時(shí)進(jìn)行相位偏移，這下面還要詳細(xì)解釋。該第一帶通濾波器的諧振頻 率首先如此調(diào)節(jié)，使得它等于該輸入電壓的頻率。如果該輸入電壓現(xiàn)在 具有其頻率的干擾，比如與給定的電網(wǎng)頻率有偏差，使得它不再等于該
第 一 帶通濾波器的諧振頻率，那么就出現(xiàn)相對(duì)于該輸入電壓的該輸出電 壓的相位偏移。根據(jù)本發(fā)明，也即通過確定在該輸出電壓從正到負(fù)半波 的過零處該輸出電壓與輸入電壓的差電壓(該差電壓現(xiàn)在將不等于零)， 該相位偏移被用于檢測(cè)在該輸入電壓的頻率上的干擾。接著該第一帶通 濾波器的諧振頻率根據(jù)本發(fā)明而被如此來調(diào)節(jié)，使得它又等于該輸入電 壓的頻率，也即輸出電壓和輸入電壓在輸出電壓的過零處的差電壓再次 消失。所述調(diào)節(jié)的給定頻率從而總是等于該輸入電壓的頻率，并且該輸 入電壓的頻率的變化也在該輸出電壓的頻率中反映。但是該輸出信號(hào)在 經(jīng)過該帶通濾波器之后大致去除了其高次諧波，從而能夠可靠地確定與 輸入電壓的基本震蕩的過零和頻率準(zhǔn)確相當(dāng)?shù)倪^零和頻率。在這種意義 上也即下文所闡述的"干擾降低的電壓信號(hào)"。但借助這種重建的輸出 電壓能夠電網(wǎng)同步地驅(qū)動(dòng)后面的電路裝置。
根據(jù)本發(fā)明方法的一種有利的改進(jìn)，可以進(jìn)一步規(guī)定，借助一個(gè)第
半波到正半波的過零中的開關(guān)信號(hào)而被短時(shí)地控制，并且給該開關(guān)元件 輸送該輸出電壓與輸入電壓、經(jīng)過一個(gè)第二帶通濾波器的差電壓。采樣 保持元件比如由相位檢測(cè)器而已知，并且由開關(guān)元件和電容器組成。在 該開關(guān)元件閉合時(shí)，瞬時(shí)的電壓值被存儲(chǔ)在該電容器上，并通過用作緩 存器的阻抗變換器而保持不變直至下一采樣過程。如果該開關(guān)元件通過
在該輸出電壓從正半波 .樣的差電壓，其中該采 半波到負(fù)半波以及從負(fù)在該輸出信號(hào)從正到負(fù)以及從負(fù)到正半波的過零處的開關(guān)信號(hào)來控制， 那么在該輸出電壓的過零中該輸出電壓與輸入電壓的差電壓就被確定。 在此該輸出電壓與輸入電壓的差電壓事先還經(jīng)過了 一個(gè)第二帶通濾波 器，因?yàn)樵摬铍妷哼€包含有該輸入電壓的所有干擾和高次諧波。如此確 定的電壓值構(gòu)成了該第一帶通濾波器的諧振頻率的第一調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié) 量。
從在該過零中的開關(guān)信號(hào)出發(fā)來確定所確定的電壓值的極性，其依 據(jù)是該輸入電壓的頻率是否大于或小于該第一帶通濾波器的諧振頻率。 對(duì)于以下情況，即該輸入電壓的頻率大于該第一帶通濾波器的諧振頻 率，并且該開關(guān)信號(hào)對(duì)應(yīng)于該輸出電壓從正到負(fù)半波的過零，那么就確 定一個(gè)負(fù)的電壓值。如果該開關(guān)信號(hào)對(duì)應(yīng)于該輸出電壓從負(fù)到正半波的 一個(gè)過零，那么就所確定的電壓值就是正的。
對(duì)于以下情況，即該輸入電壓的頻率小于該第一帶通濾波器的諧振
頻率，那么所確定的電壓值的極性就相應(yīng)地交換(參見圖3和4)。
在該第一調(diào)節(jié)器的輸出上調(diào)節(jié)量的符號(hào)與所確定的電壓值的極性 相匹配。
由于之后的調(diào)節(jié)，該第二帶通濾波器的輸出信號(hào)的實(shí)際相位偏移沒 有大的影響。該第二帶通濾波器的諧振頻率從而如此選擇，使得它具有 在要重建的輸入電壓的頻率附近合適地選擇的帶寬。但根據(jù)一個(gè)有利的 實(shí)施方案，對(duì)于該第二帶通濾波器也可以規(guī)定，該第二帶通濾波器的諧 振頻率通過針對(duì)該第 一 帶通濾波器的諧振頻率的調(diào)節(jié)量來控制。但由于 如前所述該第二帶通濾波器的輸出信號(hào)的相位偏移對(duì)本發(fā)明的調(diào)節(jié)不 具有影響，所以在此它是一種(開環(huán))控制(Steuerung),而不是一種 (閉環(huán))調(diào)節(jié)(Regelung)。
由于該第一帶寬濾波器的放大公差，該第一帶寬濾波器的被重建的 輸出電壓通常將具有與該輸入電壓相比而變化的幅度。因此，根據(jù)一個(gè) 優(yōu)選的實(shí)施方案，^L定，通過在輸出電壓的頂點(diǎn)來確定該輸出電壓與該 輸入電壓的被采樣的差電壓來確定針對(duì)第二調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量，其中該第 二調(diào)節(jié)器如此來調(diào)節(jié)該第一帶通濾波器的放大，使得在該輸出電壓的頂 點(diǎn)上該差電壓消失。由此能夠?qū)崿F(xiàn)被重建的輸出電壓在其幅度上等于該 輸入電壓。為了確定該第二調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量，可以再次規(guī)定借助一個(gè) 第二采用保持元件在該輸出電壓的正或負(fù)頂點(diǎn)上來確定該輸出電壓與該輸入電壓的被采樣的差電壓，其中該采樣保持元件的開關(guān)元件通過在 該輸出電壓的正或負(fù)頂點(diǎn)上的開關(guān)信號(hào)來操縱，并向其輸送經(jīng)過了一個(gè) 第三帶寬濾波器的、該輸出電壓與該輸入電壓的差電壓。由于之后的調(diào) 節(jié)，該第三帶寬濾波器的輸出信號(hào)的實(shí)際相位偏移又沒有大的影響。該 第三帶寬濾波器的諧振頻率從而可以如此來選擇，使得它具有在要重建 的輸入電壓的頻率附近而合適地被選擇的一個(gè)帶寬。
所確定的電壓值的極性取決于在該頂點(diǎn)處出現(xiàn)開關(guān)信號(hào)期間在輸 出電壓與輸入電壓之間的差電壓的代數(shù)符號(hào)。
對(duì)于該差電壓的代數(shù)符號(hào)是正的這種情況，如果該開關(guān)信號(hào)對(duì)應(yīng)于 該第一濾波器的輸出信號(hào)的正頂點(diǎn)，那么所確定的電壓值也是正的。但 是如果該開關(guān)信號(hào)對(duì)應(yīng)于該第一濾波器的輸出信號(hào)的負(fù)頂點(diǎn)，那么所確 定的電壓值就是負(fù)的。
對(duì)于該差電壓的代數(shù)符號(hào)是負(fù)的這種情況，那么所確定的電壓值的
極性就相應(yīng)地交換(參見圖7和8 )。
在該第一調(diào)節(jié)器的輸出上調(diào)節(jié)量的代數(shù)符號(hào)從而與所確定的電壓 值的極性相匹配。
最后在一個(gè)組合實(shí)施方案中，規(guī)定借助一個(gè)第一采樣保持元件在 該輸出電壓的過零處來確定該輸出電壓與該輸入電壓的^皮采樣的差電
信號(hào)來操縱':并向其輸送被經(jīng)過了一個(gè)第二帶通濾波器的、該輸入電壓
與該輸入電壓的差電壓，并且其中借助一個(gè)第二采樣保持元件來確定在 該輸出電壓的頂點(diǎn)上該輸出電壓與輸入電壓的被采樣的差電壓，其中該 采樣保持元件的開關(guān)元件通過在該輸出電壓的頂點(diǎn)上的開關(guān)信號(hào)而被 操縱，并向其輸送經(jīng)過了第二帶寬濾波器的、該輸出電壓與該輸入電壓 的差電壓。
下面借助優(yōu)選的實(shí)施方案并結(jié)合附圖來詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中

圖1示出了在被干擾的輸入電壓中有錯(cuò)誤的過零識(shí)別問題的解釋，
圖2示出了用于調(diào)節(jié)該第一帶通濾波器的諧振頻率的本發(fā)明方法， 圖3示出了在輸入電壓的頻率大于該第一帶通濾波器的諧振頻率時(shí)
在本發(fā)明方法中的信號(hào)波形，
圖4示出了在輸入電壓的頻率小于該第一帶通濾波器的諧振頻率時(shí)
在本發(fā)明方法中的信號(hào)波形，
7圖5示出了在輸入電壓的頻率等于該第一帶通濾波器的諧振頻率時(shí)
在本發(fā)明方法中的信號(hào)波形，
圖6示出了用于借助該第一帶通濾波器來調(diào)節(jié)要重建的輸出電壓的 幅度的本發(fā)明方法的一種改進(jìn)，
圖7示出了在輸入電壓的幅度大于該輸出電壓的幅度時(shí)在根據(jù)圖6 的本發(fā)明方法的改進(jìn)中的信號(hào)波形，
圖8示出了在輸入電壓的幅度小于該輸出電壓的幅度時(shí)在根據(jù)圖6 的本發(fā)明方法的改進(jìn)中的信號(hào)波形，
圖9示出了用于借助一個(gè)第一帶通濾波器和一個(gè)第二帶通濾波器來 同時(shí)調(diào)節(jié)要重建的輸出電壓的諧振頻率和幅度的本發(fā)明方法的一種改 進(jìn)。
在圖1中首先解釋了在被干擾的輸入電壓ue中過零(點(diǎn))識(shí)別錯(cuò) 誤的問題，其中該輸入電壓比如是供電者的電網(wǎng)電壓，要在該電網(wǎng)電壓 上網(wǎng)絡(luò)同步地驅(qū)動(dòng)后面的電路裝置。無干擾的輸入電壓首先僅僅由一個(gè) 基本震蕩UG (見圖1的最上面的函數(shù))構(gòu)成，其中該過零沒有問題。 然而在受干擾的輸入電壓Ue中，其中該輸入電壓在所示的例子中比如 與高次諧波相疊加，這可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的過零識(shí)別，因?yàn)橛捎诟蓴_而與基 本震蕩UG相比而較早或較晚地超過零線(見圖1的下面的函數(shù))。為
了過濾輸入電壓ue的高頻干擾，比如可以采用一種低通濾波器，但是
該低通濾波器導(dǎo)致該低通濾波器的輸出電壓UA與輸入電壓相比的一個(gè) 相位偏移，該相位偏移又由于在該輸入電壓Ue的頻率和相位中未知的 干擾而不能簡(jiǎn)單地凈皮校正。
從而推薦借助圖2所解釋的一種根據(jù)本發(fā)明的方法。圖2首先示出 了一個(gè)帶通濾波器Fl,其中給該帶通濾波器輸入了一個(gè)有干擾的輸入電 圧Ue。該第一帶通濾波器Fl具有一個(gè)可調(diào)節(jié)的諧振頻率fr，其中該諧 振頻率比如在50Hz的電網(wǎng)電壓作為輸入電壓Ue的情況下可以在45Hz 至55Hz的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在該第一帶通濾波器F1的輸出上示出了該輸出 電壓UA,該輸出電壓由于該第一帶通濾波器F1的作用而去除了高頻成 分，并從而是干擾降低的。
如前所述，本發(fā)明的方法現(xiàn)在利用帶通濾波器的特征，這樣在該輸 入電壓UE的頻率與該第一帶通濾波器F1的諧振頻率f;有偏差時(shí)該第一 帶通濾波器F1的輸出電壓LU經(jīng)歷相位偏移，其中該相位偏移為如下p = arctan[2*G_Q2)/Q]，
其中cp是相位偏移，Q是第一帶通濾波器Fl的品質(zhì)因數(shù)，n是輸入電
壓UE的頻率與該第一帶通濾波器Fl的諧振頻率fr之商。
該第一帶通濾波器Fl的諧振頻率fr在此首先如此來調(diào)節(jié)，使得它
等于該輸入電壓Ue的頻率。如果現(xiàn)在該輸入電壓Ue具有其頻率上的干
擾(比如與電網(wǎng)頻率有偏差)，從而使得它不再等于該第一帶通濾波器
Fl的諧振頻率&,那么該輸出電壓UA與輸入電壓UE相比就出現(xiàn)相位偏 移(P。才艮據(jù)本發(fā)明，也即通過確定輸出電壓UA與輸入電壓UE在該輸出
電壓UA的過零處的被采樣的差電壓U93 (該差電壓現(xiàn)在不等于零)，
該相位偏移(p ^皮用于4企測(cè)在該輸入電壓UE的頻率中的干擾。在此首先 確定該輸出電壓UA與輸入電壓UE的差電壓Ucpl。
比如借助一個(gè)第一采樣保持元件1來確定該輸出電壓UA與輸入電
壓UE在該輸出電壓UA的過零處的被采樣的差電壓U93,其中該釆樣保 持元件的開關(guān)元件S通過在該輸出電壓UA的過零處的開關(guān)信號(hào)UPulse
而被操縱，并給該開關(guān)元件輸送該輸出電壓UA與輸入電壓UE的經(jīng)過一
個(gè)第二帶通濾波器F2的差電壓U92。
采樣保持元件1例如由相位檢測(cè)器而已知，并且由開關(guān)元件s和電
容器C組成。此外按照?qǐng)D2它還具有一個(gè)被構(gòu)造為緩存器的阻抗變換器 Op。在該開關(guān)元件S閉合時(shí)，經(jīng)過該第二帶通濾波器F2的差電壓U92 的瞬時(shí)電壓值被存儲(chǔ)在該電容器C上，并通過被構(gòu)造為緩沖器的阻抗變 換器Op而保持不變直至下一采樣過程。
為了操縱該開關(guān)元件S,需要開關(guān)信號(hào)UPulse,該開關(guān)信號(hào)比如可以 借助過零識(shí)別裝置2和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3來被確定，其中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器比 如提供了具有時(shí)延的脈沖，該時(shí)延取決于該電容器C和該采樣保持元件 1的類型。
因?yàn)樵撻_關(guān)元件S通過在該輸出電壓UA的過零處的開關(guān)信號(hào)UPulse 而凈皮操縱，所以,人而確定了該輸出電壓UA與輸入電壓UE在該輸出電壓 UA的過零處被采樣的差電壓Ucp3。這樣被確定的電壓值通過與給定值 U93 = 0相比較而被用于確定針對(duì)該第一帶通濾波器Fl的諧振頻率fr的 第一調(diào)節(jié)器Rl的調(diào)節(jié)量SG(fr)。該第二帶通濾波器F2的諧振頻率fr2如此來選擇，使得它具有在要 重建的輸入電壓UE的頻率上合適選擇的一個(gè)帶寬B,比如在電網(wǎng)電壓
作為輸入電壓Ue的情況下在50Hz的諧振頻率時(shí)也即是10Hz的帶寬。 但根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施方案，對(duì)于該第二帶通濾波器F2,可以規(guī)定該 第二帶通濾波器F2的諧振頻率fr2通過該第 一 帶通濾波器F1的諧振頻率 fr的調(diào)節(jié)量SG(fr)而被控制。但是因?yàn)槿缜八?，該第二帶通濾波器F2 的輸出信號(hào)Ucp2的相移并不影響本發(fā)明的調(diào)節(jié)，所以該第二帶通濾波器 F2的輸出信號(hào)Ucp2的實(shí)際上的相位偏移沒有大的影響。
該第一帶通濾波器Fl的諧振頻率fr于是根據(jù)本發(fā)明如此來調(diào)節(jié)，
使得它又等于該輸入電壓UE的頻率，也即該輸出電壓UA與輸入電壓
UE在該輸出電壓UA的過零處被采樣的差電壓U93又消失。 圖3示出了以下的信號(hào)波形 -)該豐#入電壓UE,
隱)在該第一帶通濾波器Fl之后的輸出電壓UA, -)在該過零識(shí)別裝置2之后的信號(hào)Uo,
-)在該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3之后的開關(guān)信號(hào)Upu!se,
-)該輸出電壓UA與該輸入電壓UE的差電壓UJ,
-)經(jīng)過該第二帶通濾波器F2后的差電壓Ucp2,以及 -)該輸出電壓UA與輸入電壓UE在該輸出電壓LU的過零處的4皮采 樣的差電壓Ucp3,
亦即針對(duì)的是該輸入電壓UE的頻率大于該第一帶通濾波器F1的諧
振頻率fr的這種情況。該輸出電壓UA在該第一帶通濾波器Fl之后首先
具有一個(gè)相位偏移cp。還如在圖2中所示，該輸出電壓UA坤皮輸送該過
零識(shí)別裝置2,從而該輸出電壓UA的過零還不等于該輸入電壓UE的過 零。借助該輸出電壓UA的過零來確定該開關(guān)信號(hào)Upuke。此外還示出的 是，該輸出電壓UA與輸入電壓UE的差電壓U91還包含有該輸入電壓
UE的全部干擾或高次諧波，其中高頻干擾在經(jīng)過該笫二帶通濾波器F2 之后被去除，并得到經(jīng)過該第二帶通濾波器F2后的差電壓Ucp2。通過該 采樣保持元件1,確定了該輸出電壓LU與輸入電壓UE在該輸出電壓UA 從正到負(fù)半波的過零處的差電壓U93,其中該差電壓在圖3中被表示為 -Um。這樣被確定的電壓值-Um在下一步中通過與給定值U93=0相比較 而被用于確定針對(duì)該第 一帶通濾波器F1的諧振頻率fr的第 一調(diào)節(jié)器R1的調(diào)節(jié)量SG(fr)。
圖4與圖3類似地示出了在該輸入電壓UE小于該第一帶通濾波器 Fl的諧振頻率fr時(shí)在本發(fā)明方法中的信號(hào)波形。在此通過該采樣保持元 件1來確定在該輸出電壓UA與輸入電壓UE之間在該輸出電壓Ua從正 到負(fù)半波的過零處的差電壓U一的值+Um (參見圖4)。圖5所示的情 況是，該輸入電壓UE的頻率等于該第一帶通濾波器Fl的諧振頻率fr。 在后一種情況中所示出的是，該輸出電壓UA與輸入電壓UE在該輸出電 壓LU的過零處的差電壓U93消失，并從而也沒有確定針對(duì)該第一帶通
濾波器Fl的諧振頻率fr的第一調(diào)節(jié)器Rl的調(diào)節(jié)量SG(&)。如前所述，
在該輸出電壓UA從負(fù)到正半波的過零中實(shí)施采樣過程。在此應(yīng)該考慮
的是，在該第一調(diào)節(jié)器的輸出上調(diào)節(jié)量的代數(shù)符號(hào)與所確定的電壓值
U93的^l性相匹配。
最后在圖6中示出了本發(fā)明方法的一種改進(jìn)，其用于調(diào)節(jié)要重建的 輸出電壓UA的幅度以平衡該第一帶通濾波器的放大公差。如前所述， 該第一帶通濾波器Fl的要重建的輸出電壓UA通常具有與該輸入電壓 UE相比而變化的幅度。因此根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案而規(guī)定通過確定
該輸出電壓UA與輸入電壓UE在該輸出電壓UA的正頂點(diǎn)上的被采樣的
差電壓AU3而借助一個(gè)第二調(diào)節(jié)器R2來確定一個(gè)調(diào)節(jié)量SG(A)，其中 該第二調(diào)節(jié)器如此來調(diào)節(jié)該第一帶通濾波器Fl的放大，使得在該輸出 電壓UA的正頂點(diǎn)上被采樣的差電壓AU3消失。由此能夠達(dá)到被重建的 輸出電壓UA在其幅度上等于該輸出電壓UE。在此首先確定該輸出電壓 UA與輸入電壓UE的差電壓AU1。
比如借助一個(gè)第二采樣保持元件l'來確定該輸出電壓UA與輸入電 壓UE在該輸出電壓LU的正頂點(diǎn)上的被采樣的差電壓AU3,其中該第二 采樣保持元件的開關(guān)元件S通過在該輸出電壓UA的頂點(diǎn)上的開關(guān)信號(hào)
Upulse、而^皮操縱，并向該開關(guān)元件輸送該輸出電壓LU與輸入電壓Ue的
經(jīng)過一個(gè)第三帶通濾波器F3后的差電壓AU2。
為了操縱該開關(guān)元件S'，需要開關(guān)信號(hào)UpuC該開關(guān)信號(hào)比如可
以借助一個(gè)頂點(diǎn)值識(shí)別裝置4和一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3、來檢測(cè)，其中該單 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器比如根據(jù)電容器C、以及該采樣保持元件l'的類型來提供具 有一個(gè)時(shí)延的脈沖。因?yàn)樵撻_關(guān)元件S、通過在該輸出電壓UA的正頂點(diǎn)
上的開關(guān)信號(hào)Upu!se'而被操縱，所以該輸出電壓UA與輸入電壓UE在該輸出電壓UA的正頂點(diǎn)上的差電壓AU3被確定。如此所確定的電壓值通 過與該給定值A(chǔ)U3=0相比較被用于借助該第二調(diào)節(jié)器R2為該笫一帶通 濾波器Fl的放大而確定調(diào)節(jié)量SG(A)。
該第三帶通濾波器F3的諧振頻率fr3再次如此來選擇，使得它具有 在要重建的輸入電壓UE的頻率附近合適地選擇的一個(gè)帶寬B，也即在 電網(wǎng)電壓作為輸入電壓Ue的情況下在50Hz諧l展頻率時(shí)其比如為10Hz 的帶寬。
圖7示出了當(dāng)該輸入電壓UE大于該輸出電壓LU的幅度時(shí)在圖6的 本發(fā)明方法的改進(jìn)方案中的信號(hào)波形。在此示出了以下的信號(hào)波形 -)該輸入電壓UE，
-)在該第一帶通濾波器F1之后的輸出電壓UA，
-)在該頂點(diǎn)值識(shí)別裝置4之后的信號(hào)Us，
-)在該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3、之后的開關(guān)信號(hào)UPulse'，
-)該輸出電壓UA與輸入電壓UE的差電壓AUl,
-)經(jīng)過該第二帶通濾波器F2后的差電壓AU2,以及
-)該輸出電壓LU與輸入電壓UE在該輸出電壓UA的正頂點(diǎn)值上的 被采樣的差電壓AU3。
在該第一帶通濾波器F1之后的輸出電壓UA首先具有與該輸入電壓 Ue相比而不同的一個(gè)幅度。如在圖6中所示，給該頂點(diǎn)值識(shí)別裝置4輸 入了該輸出電壓UA，其中該輸出電壓UA的頂點(diǎn)值還不等于該輸入電壓 UE的頂點(diǎn)值。借助該正頂點(diǎn)值在該輸出電壓UA中的位置，確定開關(guān)信 號(hào)Upuse、。此外還可看出的是，該輸出電壓UA與輸入電壓UE的差電壓 △U1還包含有該輸入電壓UE的所有干擾或高次諧波，其中高頻干擾在
經(jīng)過該第三帶通濾波器F3之后被去除，并得到了經(jīng)過該第三帶通濾波 器F3后的差電壓AU2。通過該采樣保持元件l',該輸出電壓UA與輸入 電壓UE在該輸出電壓UA的正頂點(diǎn)值上的差電壓AU3被確定。如此所 確定的被采樣的電壓值A(chǔ)U3在下一步中通過與該給定值A(chǔ)U3=0相比較 而被用于確定針對(duì)該第二調(diào)節(jié)器R2的調(diào)節(jié)量SG(A),以用于該第一帶 通濾波器F1的放大。
最后圖8示出了當(dāng)該輸入電壓UE的幅度小于該輸出電壓UA的幅度
時(shí)在根據(jù)圖6的本發(fā)明方法的改進(jìn)方案中的信號(hào)波形。
如前所述，也可以在該輸出電壓LU的負(fù)頂點(diǎn)值上實(shí)施該采樣過程。在此應(yīng)考慮的是，在該第二調(diào)節(jié)器的輸出上該調(diào)節(jié)量的代數(shù)符號(hào)必須與
所確定的電壓值A(chǔ)U3的極性相匹配。
圖9示出了用于調(diào)節(jié)該第一帶通濾波器的諧振頻率fr的本發(fā)明方法
的一種改進(jìn)。在此設(shè)置有一個(gè)第二帶通濾波器F2，該帶通濾波器不僅與
一個(gè)第一采樣保持元件i、而且與一個(gè)第二采樣保持元件r相連接。該
第一采樣保持元件1把在該輸出電壓UA與輸入電壓UE之間在過零處的
差電壓Ucp3提供給該第一調(diào)節(jié)器Rl。該第二采樣保持元件r把在該輸 出電壓UA與輸入電壓UE之間在頂點(diǎn)處的差電壓AU3提供給一個(gè)第二 調(diào)節(jié)器R2。
從而借助本發(fā)明的方法由一個(gè)具有干擾的輸入電壓UE重建了一個(gè) 干擾降低的輸出電壓UA，其中該輸出電壓在其頻率、相位和幅度上等 于該輸入電壓UE的基本震蕩UG。在此省略了外部信號(hào)發(fā)生器，但仍實(shí) 現(xiàn)了一種盡可能簡(jiǎn)單的電路構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種用于重建干擾降低的電壓信號(hào)的方法，其中該電壓信號(hào)在其頻率、幅度和相位上等于一個(gè)正弦形的、在頻率、幅度和/或相位上具有干擾的輸入電壓(UE)，其特征在于，該輸入電壓(UE)被輸送給一個(gè)具有可調(diào)節(jié)的諧振頻率(fr)的第一帶通濾波器(F1)，該第一帶通濾波器的輸出電壓(UA)代表該干擾降低的電壓信號(hào)，其中通過確定該輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)在該輸出電壓(UA)的過零處被采樣的差電壓( id="icf0001" file="A2008800091560002C1.tif" wi="8" he="4" top= "74" left = "53" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>)而相應(yīng)地為第一調(diào)節(jié)器(R1)確定調(diào)節(jié)量(SG(fr))，其中該第一調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)該第一帶通濾波器(F1)的諧振頻率(fr)，使得該被采樣的差電壓( id="icf0002" file="A2008800091560002C2.tif" wi="8" he="5" top= "90" left = "75" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>)在所述過零處消失。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助第一采樣保持 元件(1 )來確定輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)在該輸出電壓(UA) 的過零處的被采樣的差電壓(Ucp3),該第一采樣保持元件的開關(guān)元件(S)通過在該輸出電壓(UA)的過零處的開關(guān)信號(hào)(UPulse)來控制， 并向該開關(guān)元件輸送該輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)的經(jīng)過第二帶 通濾波器(F2)后的差電壓(U92)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該第二帶通濾波器 (F2)的諧振頻率(fr2)通過該第一帶通濾波器(Fl)的諧振頻率(fr)的調(diào)節(jié)量(SG(fr))來控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，通過確定 輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)在該輸出電壓(UA)的頂點(diǎn)上的被 采樣的差電壓(AU3),來為第二調(diào)節(jié)器(R2)確定調(diào)節(jié)量(SG(A)), 該第二調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)該第一帶通濾波器(Fl)的放大，使得在該輸出電壓(UA)的頂點(diǎn)上的被采樣的差電壓(AU3)消失。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，借助第二采樣保持 元件(1、)來確定輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)在該輸出電壓(UA) 的頂點(diǎn)上的被采樣的差電壓(AU3)，該第二采樣保持元件的開關(guān)元件(S)通過在該輸出電壓(UA)的頂點(diǎn)上的開關(guān)信號(hào)(UPulse')被操縱， 并給該開關(guān)元件輸送該輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)的經(jīng)過一個(gè)第 三帶通濾波器(F3)后的差電壓(AU2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的方法，其特征在于，借助該第一采 樣保持元件(1)來確定該輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)在該輸出電壓(UA)的過零處的被采樣的差電壓(U93),該第一采樣保持元件 的開關(guān)元件(S)通過在該輸出電壓(UA)的過零處的開關(guān)信號(hào)(UPulse) 來操縱，并給該開關(guān)元件輸送該輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)的經(jīng) 過一個(gè)第二帶通濾波器(F2)后的差電壓(U92),并且其中借助第二 采樣保持元件(1、)來確定該輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)在該輸 出電壓(UA)的頂點(diǎn)上的被采樣的差電壓(AU3),該第二采樣保持元件的開關(guān)元件(S)通過在該輸出電壓(UA)的頂點(diǎn)上的開關(guān)信號(hào)(Upu!se、)來控制，并給該開關(guān)元件輸送該輸出電壓(UA)與輸入電壓(UE)的經(jīng) 過該第二帶通濾波器(F2)后的差電壓(AU2)。
全文摘要
用于重建一種干擾降低的電壓信號(hào)的方法，其中該電壓信號(hào)在其頻率、幅度和相位上等于一個(gè)正弦形的、在頻率、幅度和/或相位上具有干擾的輸入電壓(U_E)。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，該輸入電壓(U_E)被傳輸給一個(gè)具有可調(diào)諧振頻率(f_r)并具有可調(diào)放大A的一個(gè)第一帶通濾波器(F1)，其體現(xiàn)為干擾降低的電壓信號(hào)，其中通過確定該輸出電壓(U_A)與輸入電壓(U_E)在該輸出電壓(U_A)的過零處被采樣的差電壓(U_φ3)而分別為一個(gè)第一調(diào)節(jié)器(R1)確定調(diào)節(jié)量(SG(f_r))，其中該調(diào)節(jié)器如此來調(diào)節(jié)該第一帶通濾波器(F1)的諧振頻率(f_r)，使得該差電壓(U_φ3)在該過零中消失，以及通過確定該輸出電壓(U_A)與輸入電壓(U_E)在該輸出電壓(U_A)的頂點(diǎn)上被采樣的差電壓(ΔU3)而分別為一個(gè)第二調(diào)節(jié)器(R2)確定調(diào)節(jié)量(SG(A))，其中該調(diào)節(jié)器如此來調(diào)節(jié)該第一帶通濾波器(F1)的放大(A)，使得該差電壓(ΔU3)在該頂點(diǎn)中消失。
文檔編號(hào)H03J3/08GK101641864SQ200880009156
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者J·哈拉克 申請(qǐng)人:奧地利西門子公司