【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種rogowski線圈積分器，特別是一種電能計量芯片下快速收斂的rogowski線圈積分器。
技術介紹
1、本部分提供的僅僅是與本公開相關的背景信息，其并不必然是現有技術。
2、rogowski線圈(羅氏線圈)是一種交流電流傳感器，是一個空心環形的線圈，有柔性和硬性兩種，可以直接套在被測量的導體上來測量交流電流。羅氏線圈常用于電流測量，尤其是高頻、大電流測量，是對電流進行測量不可缺少的重要設備。羅氏線圈又叫電流測量線圈、微分電流傳感器，是一個均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環形線圈。輸出信號是電流對時間的微分。通過在電力計量芯片種使用一個對羅氏線圈輸出信號進行積分的電路，就可以真實還原輸入電流。
3、在電力計量領域，實現微分型電流傳感器即羅氏線圈應用，需要在電力計量芯片中實現羅氏線圈輸出信號的數字積分器，存在以下三個亟待解決的問題。
4、首先，理想的數字積分器的傳遞函數在z＝1處含有極點，極點導致理想的數字積分器是不穩定、發散的，因此需要構造一個穩定的、近似的雙線性數字積分器。
5、第二，從系統的角度看，上述雙線性數字積分器能實現相對較高的精度，但無法實現信號的快速收斂，因此，需要在滿足精度需求的同時實現快速收斂，同時電路結構簡單以節約面積開銷。
6、第三，電力計量芯片往往需要支持不同的計量帶寬，因此，濾波器設計往往需要支持信號頻率靈活可調的防溢出設計，具備很好的靈活性與移植性。
7、在電能計量中,電流互感器是對電流進行測量不可缺少的重要設備。電力
8、采用羅氏線圈的新型電流傳感器可以在微分狀態下工作,這時互感器輸出的不是電流信號,而是電流信號的微分。當外部采樣電路采用羅氏線圈的方式時，需要對輸入的電流信號進行積分處理，才能真正還原采樣的電流信號。因此設計合適的積分環節將羅氏線圈輸出的電流微分信號還原成為電流信號是采用羅氏線圈進行電能計量的關鍵環節。
9、現有技術中，用于洛高夫斯基(rogowski)線圈的積分器及其實現方法(cn1821794a)和一種快速高精度校正羅氏線圈電表的方法(cn115932707a)，使用模擬實現的形式實現穩定的數字積分器。下述方法不具備解決問題二、問題三的能力。
10、綜上所述，現有技術中存在以下缺點：
11、數字積分器的穩定性問題，理想的數字積分器傳遞函數在z＝1處存在極點，而這個極點會導致系統不穩定，出現發散現象。
12、信號收斂速度慢，盡管現有的雙線性數字積分器可以實現較高精度，但它在處理信號時的收斂速度較慢，無法及時跟蹤和處理快速變化的信號。
13、缺乏靈活性和防溢出機制，電力計量芯片需要支持不同頻率的信號測量，現有的濾波器設計在應對頻率變化時缺乏靈活性，且由于信號帶寬和濾波器增益的波動，可能導致溢出現象。
14、需要說明的是，在上述
技術介紹
部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種電能計量芯片下快速收斂的rogowski線圈積分器。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術公開了一種電能計量芯片下快速收斂的rogowski線圈積分器，所述電能計量芯片中，包括順次連接的rogowski線圈、adc模塊和電能計量處理模塊，所述積分器為雙線性積分器，設置在所述電能計量芯片中的adc模塊和電能計量處理模塊之間，用于對電流通路進行處理；其中，
3、輸入所述電能計量芯的電流通過rogowski線圈進行微分處理，得到電流微分信號，所述電流微分信號經過所述adc模塊進行采樣后，經過所述雙線性積分器還原為電流信號，所述電能計量處理模塊對還原后的所述電流信號進行電能計量運算。
4、進一步的，所述雙線性積分器的系統函數，表示如下：
5、
6、其中，h(z)為所述雙線性積分器的系統函數，ka和kb為第一常系數和第二常系數。
7、進一步的，所述雙線性積分器，包括：
8、4個寄存器、2個加法器和2個乘法器；其中，
9、4個寄存器，分別為第一輸入寄存器xd0、第二輸入寄存器xd1、中間結果寄存器yd1和輸出結果寄存器y；
10、第一加法器s1用于計算第一輸入寄存器xd0與第二輸入寄存器xd1的和，第二加法器s2用于計算第一乘法器m1的輸出與第二乘法器m2的輸出的和；
11、第二乘法器m2用于計算中間結果寄存器yd1與第二常系數kb的積，第一乘法器m1用于第一加法器s1與第一常系數ka的積；
12、第一常系數ka為第一乘法器m1的系數，第二常系數kb為第二乘法器m2的系數。
13、進一步的，所述雙線性積分器，還包括：
14、第二常系數參數切換模塊，用于分時段設置所述第二常系數kb。
15、進一步的，分時段設置所述第二常系數kb，具體包括：
16、在預設的t1時間段設置kb，使電流信號快速收斂到穩定值，再在預設的t2時間段設置kb，使雙線性積分器的輸出逼近目標精度。
17、進一步的，分時段設置所述第二常系數kb，具體包括：
18、t1時間段設置kb＝4095/4096；t2時間段設置kb＝32767/32768。
19、進一步的，所述雙線性積分器，還包括：
20、第一常系數參數調整模塊，用于根據輸入信號的頻率調整第一常系數ka的值。
21、進一步的，所述根據輸入信號的頻率調整第一常系數ka的值，具體方法為：調整第一常系數ka的值，使得還原后的電流信號不超過芯片的最大量程。
22、進一步的，所述的預設的t1時間段，即：滿足電流信號與穩定信號的誤差≥10％的時間區段。
23、進一步的，所述的預設的t2時間段，即：滿足0.1％≤電流信號與穩定信號的誤差≤10％的時間區段。
24、有益效果：
25、1、本專利技術設計的雙線性數字積分器是一種相對簡化的設計架構，專注于對電流通路的處理，而忽略了對電壓通路的處理，這使得其系統架構顯得更加簡潔和高效。雙線性積分器通過對電流信號的處理，可以有效地完成信號的積分操作，適用于對信號進行實時和準確的采樣與分析。在設計上，通過調整濾波器的兩個重要常數參數，積分器能夠靈活地實現不同的相對相移誤差和不同穩定時間的控制，進而滿足各種應用場景對濾波性能的要求。由于這種濾波器的設計具有很好的收斂性，因此它可以在較短的時間內達到預期的穩態，從而提高了信號處理的效率和精度。
26、2、本專利技術設計的為了進一步提升積分器的響應速度和收斂性能，設計中引入了分段逐次逼近的快速收斂方案。常參數kb在自動參數切本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，所述電能計量芯片中，包括順次連接的Rogowski線圈、ADC模塊和電能計量處理模塊，其特征在于，所述積分器為雙線性積分器，設置在所述電能計量芯片中的ADC模塊和電能計量處理模塊之間，用于對電流通路進行處理；其中，
2.根據權利要求1所述的一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，其特征在于，所述雙線性積分器的系統函數，表示如下：
3.根據權利要求2所述的一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，其特征在于，所述雙線性積分器，包括：
4.根據權利要求3所述的一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，其特征在于，所述雙線性積分器，還包括：
5.根據權利要求4所述的一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，其特征在于，分時段設置所述第二常系數Kb，具體包括：
6.根據權利要求5所述的一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，其特征在于，分時段設置所述第二常系數Kb，具體包括：
7.根據
8.根據權利要求7所述的一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，其特征在于，所述根據輸入信號的頻率調整第一常系數Ka的值，具體方法為：調整第一常系數Ka的值，使得還原后的電流信號不超過芯片的最大量程。
9.根據權利要求5所述的一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，其特征在于，所述的預設的T1時間段，即：滿足電流信號與穩定信號的誤差≥10％的時間區段。
10.根據權利要求5所述的一種電能計量芯片下快速收斂的Rogowski線圈積分器，其特征在于，所述的預設的T2時間段，即：滿足0.1％≤電流信號與穩定信號的誤差≤10％的時間區段。
...【技術特征摘要】
1.一種電能計量芯片下快速收斂的rogowski線圈積分器，所述電能計量芯片中，包括順次連接的rogowski線圈、adc模塊和電能計量處理模塊，其特征在于，所述積分器為雙線性積分器，設置在所述電能計量芯片中的adc模塊和電能計量處理模塊之間，用于對電流通路進行處理；其中，
2.根據權利要求1所述的一種電能計量芯片下快速收斂的rogowski線圈積分器，其特征在于，所述雙線性積分器的系統函數，表示如下：
3.根據權利要求2所述的一種電能計量芯片下快速收斂的rogowski線圈積分器，其特征在于，所述雙線性積分器，包括：
4.根據權利要求3所述的一種電能計量芯片下快速收斂的rogowski線圈積分器，其特征在于，所述雙線性積分器，還包括：
5.根據權利要求4所述的一種電能計量芯片下快速收斂的rogowski線圈積分器，其特征在于，分時段設置所述第二常系數kb，具體包括：
6.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李昊，胡雯中，譚年熊，
申請(專利權)人：杭州萬高科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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