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1、(10)申请公布号 CN 103339807 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103339807 A *CN103339807A* (21)申请号 201180066759.4 (22)申请日 2011.02.04 H01R 25/00(2006.01) H01R 13/66(2006.01) G01R 21/133(2006.01) (71)申请人 富士通株式会社 地址 日本神奈川 申请人 富士通电子零件有限公司 (72)发明人 曾根田弘光 壶井修 中泽文彦 长尾尚幸 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 舒艳君 李洋 (54) 发明名。
2、称 电源排插和功率测量方法 (57) 摘要 本发明提供一种电源排插, 其特征在于, 具 有 : 插头插入部 (1a) ; 电流测量部 (30) , 其对从插 头插入部 (1a)向外部电气设备 (71 74)供给 的电流进行测量, 并输出与该电流的大小对应的 测量信号 (Vs) ; 以及运算部 (33) , 其根据测量信号 (Vs) 来求出电流在多个时刻 (t) 的瞬时值 (I (t) ) , 并利用该瞬时值 (I(t) ) 来计算功率值, 运算部 (33) 以第 1 零点 (V01) 与第 2 零点 (V02) 中的任意 一方为基准来求出电流的瞬时值 (I(t) ) 。 (85)PCT申请进入。
3、国家阶段日 2013.08.02 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2011/052409 2011.02.04 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/105050 JA 2012.08.09 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 14 页 附图 23 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书14页 附图23页 (10)申请公布号 CN 103339807 A CN 103339807 A *CN103339807A* 1/2 页 2 1. 一种电源排插, 其特征在于, 具有 : 插头插入部 ; 电流测量部, 其对从所述。
4、插头插入部向外部电气设备供给的电流进行测量, 并输出与 该电流的大小对应的测量信号 ; 以及 运算部, 其根据所述测量信号来求出所述电流在多个时刻的瞬时值, 并利用该瞬时值 来计算功率值, 所述运算部以第 1 零点与第 2 零点中的任意一方为基准来求出所述电流的所述瞬时 值。 2. 根据权利要求 1 所述的电源排插, 其特征在于, 还具有存储部, 该存储部存储所述第 1 零点与所述第 2 零点中的至少一方。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的电源排插, 其特征在于, 所述第 1 零点是固定值, 所述第 2 零点是在规定期间内的所述测量信号的最大值与最小值的中点。 4. 根据权利要求 3 所。
5、述的电源排插, 其特征在于, 所述插头插入部设置有多个, 并且所述电流测量部与各个该插头插入部对应地设置有 多个, 所述运算部针对每个所述插头插入部, 求出所述最大值和所述最小值。 5. 根据权利要求 3 所述的电源排插, 其特征在于, 所述插头插入部设置有多个, 并且所述电流测量部与各个该插头插入部对应地设置有 多个, 所述固定值是针对每个所述插头插入部而预先规定的。 6. 根据权利要求 3 所述的电源排插, 其特征在于, 所述固定值是在所述插头插入部未与负载连接的状态下的所述测量信号的值。 7. 根据权利要求 1 至 6 中任意一项所述的电源排插, 其特征在于, 所述电流测量部具有暴露于由。
6、所述电流产生的磁场中的霍尔元件, 所述测量信号是所述霍尔元件的输出电压。 8. 根据权利要求 7 所述的电源排插, 其特征在于, 所述电流测量部具有 : 流动所述电流的条 ; 和 围绕所述条并且形成有间隙的磁性体芯, 所述霍尔元件被设置在所述间隙内。 9. 根据权利要求 8 所述的电源排插, 其特征在于, 所述霍尔元件的感磁面与所述条的延伸方向平行。 10. 根据权利要求 1 至 9 中任意一项所述的电源排插, 其特征在于, 所述插头插入部设置有多个, 并且所述电流测量部与各个该插头插入部对应地设置有 多个, 所述运算部根据所述电流的所述瞬时值来求出该电流的有效值, 并利用该有效值来针 对每个。
7、所述插头插入部计算所述功率值。 11. 根据权利要求 10 所述的电源排插, 其特征在于, 权 利 要 求 书 CN 103339807 A 2 2/2 页 3 所述运算部通过对电源电压的有效值乘以所述电流的所述有效值来计算视在功率值, 作为所述功率值。 12. 根据权利要求 11 所述的电源排插, 其特征在于, 还具有 : 第 1 电源线 ; 第 1 接头, 其与所述第 1 电源线电连接并且容纳所述电气设备的一方的插头插片 ; 第 2 电源线, 其对该第 2 电源线与所述第 1 电源线之间施加电源电压 ; 以及 第 2 接头, 其与所述第 2 电源线电连接并且容纳所述电气设备的另一方的插头插。
8、片。 13. 根据权利要求 12 所述的电源排插, 其特征在于, 还具有光电耦合器, 所述光电耦合器具有与所述第 1 电源线和所述第 2 电源线之间电 连接的发光二极管, 并且当所述电源电压超过了阈值时输出电平发生变化的输出信号, 所述运算部通过对所述输出信号的周期进行平均分割来确定采样频率, 以该采样频率 来求出多个所述时刻中的所述瞬时值。 14. 根据权利要求 1 至 13 中任意一项所述的电源排插, 其特征在于, 还具有输出端口, 所述输出端口与所述运算部电连接并且将包含所述功率值的输出数 据输出到外部。 15. 一种功率测量方法, 其特征在于, 包括步骤 : 获得从多个插头插入部分别向。
9、外部电气设备供给的电流在多个时刻的测量值, 并取得 与该测量值对应的测量信号的步骤 ; 以第 1 零点和第 2 零点中的任意一方为基准, 根据所述测量信号来求出所述电流在所 述多个时刻的瞬时值的步骤 ; 以及 利用所述瞬时值针对所述多个插头插入部分别单独地计算功率值的步骤。 16. 根据权利要求 15 所述的功率测量方法, 其特征在于, 还具有 : 作为所述第 2 零点, 求出在规定期间内的所述测量信号的最大值与最小值之间的中点 的步骤 ; 和 判断所述第 1 零点与所述第 2 零点之间的差值是否在基准值以上的步骤, 在所述求出瞬时值的步骤中, 当所述差值小于所述基准值的情况下, 以所述第 2。
10、 零点 为基准来求出所述瞬时值, 当所述差值在所述基准值以上的情况下, 以所述第 1 零点为基 准来求出所述瞬时值。 17. 根据权利要求 16 所述的功率测量方法, 其特征在于, 作为所述第 1 零点, 使用针对每个所述插头插入部预先规定的固定值。 18. 根据权利要求 17 所述的功率测量方法, 其特征在于, 作为所述固定值, 使用在所述插头插入部未与负载连接的状态下的所述测量信号的 值。 19. 根据权利要求 15 至 18 中任意一项所述的功率测量方法, 其特征在于, 在所述取得测量信号的步骤中, 将霍尔元件暴露在由所述电流产生的磁场中, 取得从 该霍尔元件中输出的输出电压作为所述测量。
11、信号。 20. 根据权利要求 15 至 19 中任意一项所述的功率测量方法, 其特征在于, 在所述计算功率值的步骤中, 根据所述电流的所述瞬时值来求出该电流的有效值, 通 过对该有效值乘以电源电压的有效值来计算所述功率值。 权 利 要 求 书 CN 103339807 A 3 1/14 页 4 电源排插和功率测量方法 技术领域 0001 本发明涉及电源排插和功率测量方法。 背景技术 0002 近年来, 由于电力需要的增加和地球环境的顾虑, 节约家庭或办公室中的消耗功 率这样的势头变得高涨。 通过这种节省能源意向的高涨, 正在对随时切断电气设备的电源, 或者重新调整空调的设定温度等作出努力。 0。
12、003 为了把握在实际中通过这些努力, 实现了怎样程度的省能源化, 具有利用设置在 各户的电表的方法。 0004 但是, 各户的电表在家庭内被设置分配功率之前的配电盘上, 因此不能测量家庭 或办公室中的各个电气设备的消耗功率。 0005 另外, 在家庭或办公室中, 存在将电源排插连接到墙面插座上并且向多个电气设 备分配电力的情况, 但是在市场上销售的电源排插中, 并不具备对各电气设备分别测量消 耗功率的功能。 0006 专利文献 1: 日本特开 2010-45945 号公报 发明内容 0007 在电源排插和功率测量方法中目的在于, 高精度地计算通过插头插入部消耗的功 率。 0008 根据以下公。
13、开的一个观点, 提供一种电源排插, 该电源排插具有 : 插头插入部 ; 电 流测量部, 其对从所述插头插入部向外部电气设备供给的电流进行测量, 并输出与该电流 的大小对应的测量信号 ; 运算部, 其根据所述测量信号来求出所述电流在多个时刻的瞬时 值, 并利用该瞬时值来计算功率值, 所述运算部以第1零点与第2零点中的任意一方为基准 来求出所述电流的所述瞬时值。 0009 此外, 根据该公开的其他的观点, 提供一种功率测量方法, 该方法具有 : 获得从多 个插头插入部分别向外部电气设备供给的电流在多个时刻的测量值, 并取得与该测量值对 应的测量信号的步骤 ; 以第1零点与第2零点中的任意一方作为基。
14、准, 根据所述测量信号来 求出所述电流在所述多个时刻的瞬时值的步骤 ; 以及利用所述瞬时值针对所述多个插头插 入部中分别单独地计算功率值的步骤。 附图说明 0010 图 1 是第 1 实施方式所涉及的电源排插的外观图。 0011 图 2 是卸下外壳后的第 1 实施方式所涉及的电源排插的外观图。 0012 图3是第1实施方式所涉及的电源排插所具有的电流测量部以及其附近的放大立 体图。 0013 图 4 是第 1 实施方式所涉及的电源排插所具有的霍尔元件的电路图。 说 明 书 CN 103339807 A 4 2/14 页 5 0014 图 5 是第 1 实施方式所涉及的电源排插所具有的霍尔元件的。
15、俯视图。 0015 图6是用于说明在第1实施方式中霍尔元件的感磁面与分支条之间的位置关系的 立体图。 0016 图 7 是在卸下上部外壳的状态下的第 1 实施方式所涉及的电源排插的外观图。 0017 图 8 是第 1 实施方式所涉及的电源排插所具有的发送电路部的功能框图。 0018 图 9 是第 1 实施方式中的第 1 输出信号、 第 2 输出信号以及电源电压的瞬时值的 时序图。 0019 图 10 是表示第 1 实施方式所涉及的电源排插中的电流的采样方法的时序图。 0020 图 11 是第 1 实施方式中计算电流瞬时值所使用的图表的示意图。 0021 图 12 是用于说明将缺省值用作电流测量。
16、的零点时所产生的错误的时序图。 0022 图 13 是表示电流测量信号产生偏移 (shift) 的原因的一例的立体图。 0023 图 14 是用于说明不使用缺省值测量电流瞬时值的方法的时序图。 0024 图 15 是用于说明将电流测量信号的中点用作电流测量的零点时所产生的错误的 时序图。 0025 图 16 是用于说将电流测量信号的中点用作电流测量的零点时所产生的其他错误 的示意图。 0026 图 17 是表示第 1 实施方式所涉及的功率测量方法的流程图。 0027 图 18 是用于说明第 2 实施方式所涉及的功率测量系统的示意图。 0028 图 19 是第 3 实施方式所涉及的电源排插在实际。
17、使用中的电源电压的瞬时值 V 和 合成信号的时序图。 0029 图 20 是第 5 实施方式所涉及的电源排插的外观图。 0030 图 21 是在卸下下部外壳和上部外壳的状态下的第 5 实施方式所涉及的电源排插 的立体图。 0031 图 22 是从图 21 的结构除去第 1 电路基板、 开关、 以及盖部件的状态下的立体图。 0032 图 23 是第 5 实施方式所涉及的第 1 汇流条和辅助条的立体图。 0033 图 24 是第 5 实施方式所涉及的第 2 汇流条的立体图。 0034 图 25 是第 5 实施方式所涉及的第 3 汇流条的立体图。 0035 图 26 是第 5 实施方式所涉及的分支条。
18、的立体图。 0036 图 27 是第 5 实施方式所涉及的电源排插的分解立体图。 0037 图 28 是第 5 实施方式所涉及的电源排插的电路图。 具体实施方式 0038 (第 1 实施方式) 0039 下面, 参照附图, 对第 1 实施方式所涉及的电源排插和使用了该电源排插的功率 测量方法进行说明。 0040 图 1 是本实施方式所涉及的电源排插 1 的外观图。 0041 该电源排插 1 具有插座插头 2、 电源线 3、 下部外壳 5 以及上部外壳 6。 0042 其中, 在上部外壳6上, 与插座插头7对应地设置有多个插头插入部1a。 插座插头 7 是外部的电气设备所具有的插头, 该插座插头。
19、 7 具有第 1 插头插片 8、 第 2 插头插片 9 以 说 明 书 CN 103339807 A 5 3/14 页 6 及接地端子 10。 0043 而且, 在上述的各插头插入部1a中, 设置有插入第1插头插片8的第1插入口6a、 插入第 2 插头插片 9 的第 2 插入口 6b 以及插入接地端子 10 的第 3 插入口 6c。 0044 在这种电源排插 1 中, 通过将插座插头 2 插入位于墙面等的现有的插座中来向各 插头插入部 1a 供给现有的插座的电源电压。 0045 图 2 是卸下了各外壳 5、 6 时的电源排插 1 的外观图。 0046 如图 2 所示, 在电源排插 1 中, 设。
20、置有第 1 汇流条第 3 汇流条 11 13。这些汇 流条 11 13 例如是通过将黄铜板等金属板脱模并对其进行弯曲加工制作而成的。 0047 各汇流条 11 13 中, 第 1 汇流条 11 和第 2 汇流条 12 分别被提供为为第 1 电源 线和第 2 电源线, 并经由电源线 3(参照图 1) 分别与交流电源 AC 的两极 A+、 A-电连接。而 且, 第 3 汇流条 13 经由电源线 3 被维持在接地电位。 0048 此外, 第 1 汇流条 11 具有多个容纳插座插头 7 的第 2 插头插片 9 的第 1 接头 11a。 0049 另一方面, 第 2 汇流条 12 沿着其延伸方向以一定的。
21、间隔具有夹持片 12a。 0050 夹持片 12a 分别夹持分支条 17, 在该分支条 17 的端部设置有一对第 2 接头 17a。 0051 第 2 接头 17a 与已述的第 1 接头 11a 形成对, 并容纳插座插头 7 的第 1 插头插片 8。 0052 而且, 第 3 汇流条 13 具有多个容纳插座插头 7 的接地端子 10 的第 3 接头 13a。 0053 在各分支条 17 的下方, 设置有第 1 电路基板 20。 0054 在第1电路基板20上, 设置有多个电流测量部30, 该多个电流测量部30测量从分 支条 17 向插座插头 7 供给的电流。 0055 图 3 是电流测量部 3。
22、0 与其附近的放大立体图。 0056 电流测量部 30 与各个分支条 17 对应地具有固定于第 1 电路基板 20 的磁性体芯 21。磁性体芯 21 是为了聚集在流过分支条 17 的电流的周围产生的磁场而形成的, 沿着该 磁场路径形成大概环状。对磁性体芯 21 的材料没有特别限定, 在本实施方式中, 使用容易 得到的铁素体 (ferrite) 。 0057 此外, 电流测量部 30 具有设置在磁性体芯 21 的间隙 21a 内的霍尔元件 22。该霍 尔元件22被用于根据间隙21a内磁场的强度, 来测量流过分支条17的电流的瞬时值I(t), 并通过焊接等被安装在第 1 电路基板 20 上。 00。
23、58 由于电流测量部 30 仅通过这样在第 1 电路基板 20 中安装磁性体芯 21 和霍尔元 件 22 就能够制作, 因此能够抑制电源排插 1 的部件数量和装配成本的增大。 0059 图 4 是霍尔元件 22 的电路图。 0060 如图 4 所示, 霍尔元件 22 具有砷化镓系的感磁部 23 和动作放大器 24。 0061 感磁部 23 如果在电源端子 22a 与接地端子 22b 之间被施加了电压 Vcc 的状态下 被暴露于磁场, 则会产生与该磁场强度对应的电位差 V。该电位差 V 在差动放大器 24 中被放大后, 作为电流测量信号 Vs从输出端子 22c 被输出到外部。 0062 图 5 。
24、是霍尔元件 22 的俯视图。 0063 如图 5 所示, 感磁部 23 按照位于感磁面 PM的面内的方式被树脂 26 密封。然后, 霍尔元件 22 从贯穿感磁部 23 的磁场中检测出与感磁面 PM垂直的分量, 并将与该分量的大 小相当的电流测量信号 Vs从上述的输出端子 22c 输出。 说 明 书 CN 103339807 A 6 4/14 页 7 0064 另外, 各端子 22a 22c 通过焊接等, 与第 1 电路基板 20(参照图 3) 内的配线电 连接。 0065 上述那样的霍尔元件 22 与电流互感器 (Current transformer) 这种其他的磁场 测量元件相比较, 由于。
25、元件的大小较小, 因此不会导致电源排插的大型化。 0066 另外, 电流互感器利用随磁场的时间变动而产生的激发电流, 来测量磁场的大小, 因此测量对象被限定为交流磁场, 但是霍尔元件 22 具有还能够测量静磁场的强度这样的 优点。 0067 此外, 由于霍尔元件 22 比电流互感器便宜, 因此能够防止电源排插的高成本化。 0068 图 6 是用于说明霍尔元件 22 的感磁面 PM与分支条 17 之间的位置关系的立体图。 0069 感磁面 PM被设定为平行于分支条 17 的延伸方向 D1。通过这样做, 流过分支条 17 的电流所产生的磁场 H1以大致垂直的方式贯穿感磁面 PM, 从而使霍尔元件 。
26、22 的电流检测 感度提高。 0070 此外, 在本实施方式中, 由于分支条17的延伸方向D1与第2汇流条12的延伸方向 D2不平行, 因此由第 2 汇流条 12 产生的磁场 H2不会垂直贯穿感磁面 PM。因此, 能够降低为 了测量由分支条 17 产生的磁场 H1而设置的霍尔元件 22 误检测由第 2 汇流条 12 产生的磁 场 H2而带来的危险性。由此, 能够防止在霍尔元件 22 的磁场检测结果中, 含有除了 H1外的 磁场的影响引起的串扰, 从而提高霍尔元件 22 对磁场 H1的测量精度。 0071 尤其是若分支条 17 的延伸方向 D1与第 2 汇流条 12 的延伸方向 D2垂直, 则感。
27、磁面 PM也与延伸方向 D2垂直。因此, 由第 2 汇流条 12 产生的磁场 H2没有与感磁面 PM垂直的分 量, 从而能够进一步降低霍尔元件 22 对该磁场 H2误检测而带来的危险性。 0072 图 7 是在卸下了上部外壳 6 的状态下的电源排插 1 的外观图。 0073 如图 7 所示, 在下部外壳 5 上, 划分出收容第 2 电路基板 25 的发送电路部 27。 0074 在第 1 电路基板 20 和第 2 电路基板 25 上, 分别设置有连接器 35、 36, 这些连接器 35、 36 与通信线缆 37 连接。 0075 通信线缆 37 具有以下功能 : 将从电源线 3 中获取的驱动各。
28、霍尔元件 22(参照图 3) 所需的电力供给第 1 电路基板 20, 或者将各霍尔元件 22 的输出信号发送给第 2 电路基 板 25。 0076 图 8 是发送电路部 27 的功能框图。 0077 如图 8 所示, 发送电路部 27 具有存储部 31、 AD 转换器 32、 运算部 33、 输出端口 34 以及电压测量部 50。 0078 其中, AD 转换器 32 将从各霍尔元件 22 输出的模拟值的电流测量信号 Vs进行数字 化, 生成数字电流信号 VID, 并将该数字电流信号 VID输出到运算部 33 中。 0079 运算部 33 例如是 MPU(Micro Processing Un。
29、it: 微处理器 ), 如后述那样, 对各个 插头插入部 1a(参照图 1) 中的消耗功率值进行计算。该计算结果作为输出数据 Sout从运 算部 33 输出后, 经由与运算部 33 电连接的输出端口 34, 被输出到外部。 0080 此外, 电压测量部50具有第1光电耦合器41、 第2光电耦合器42、 第1反相器INV1 以及第 2 反相器 INV2。 0081 其中, 第 1 光电耦合器 41 具有第 1 发光二极管 41a 和接受这种光的第 1 光电晶体 管 41b, 第 1 发光二极管 41a 的阴极与第 2 汇流条 12 电连接。此外, 第 1 发光二极管 41a 的 说 明 书 CN。
30、 103339807 A 7 5/14 页 8 阳极经由第 1 电阻 R1, 与第 1 汇流条 11 电连接。 0082 该第1电阻R1发挥防止过大的电流从各汇流条11、 12流过第1发光二极管41a的 作用。 0083 第 1 光电晶体管 41b 的发射极经由第 3 电阻 R 被施加电压 Vcc, 第 1 光电晶体管 41b 的集电极被维持为接地电压。 0084 发射极电流 Ie在这些发射极 - 集电极之间流过, 但是根据该发射极电流 Ie的大 小, 第 3 电阻 R3中的电压降低量发生变化, 发射极电压 Ve也发生变化。 0085 例如, 当第 1 光电耦合器 41 为截止 (OFF) 状。
31、态的情况下, 第 1 光电晶体管 41b 成 为截止状态, 因此在第 3 电阻 R3中, 没有发射极电流 Ie流过, 发射极电压 Ve与电压 Vcc 相 同, 成为高电平。 0086 另一方面, 当第 1 光电耦合器 41 为导通状态的情况下, 第 1 光电晶体管 41b 成为 导通状态。因此, 在第 3 电阻 R3中发射极电流 Ie流过, 发射极电压 Ve比电压 Vcc 降低了第 3 电阻 R3中的电压降低量, 而成为低电平。 0087 这种发射极电压 Ve在后段的第 1 反相器 INV1中电压电平被翻转而成为第 1 输出 信号 S1。 0088 这里, 当第1发光二极管41a被施加的正向电。
32、压超过了正的第1阈值V1的情况下, 第 1 光电耦合器 41 被设定为成为导通状态。因此, 通过监视第 1 输出信号 S1的电压电平, 能够判断各汇流条 11、 12 之间的电源电压的瞬时值 V(t) 是否超过了第 1 阈值 V1。 0089 另外, 第 1 反相器 INV1在电压 Vcc 与接地电位之间进行驱动。电压 Vcc 的输入节 点与第 1 电容器 C1的一方电极连接, 由此第 1 反相器 INV1被输入的电压 Vcc 得以稳定化。 0090 另一方面, 第 2 光电耦合器 42 具有第 2 发光二极管 42a 和接收这种光的第 2 光电 晶体管 42b, 第 2 发光二极管 42a 。
33、的阴极与第 1 汇流条 11 电连接。此外, 第 2 发光二极管 42a 的阳极经由第 2 电阻 R2, 与第 2 汇流条 12 电连接。 0091 第 2 光电耦合器 42 和其后段的第 2 反相器 INV2的各功能与上述的第 1 光电耦合 器 41 和第 1 反相器 INV1各功能相似。 0092 例如, 当第 2 光电耦合器 42 为截止状态时, 发射极电压 Ve与电压 Vcc 相同, 成为 高电平, 将对其进行翻转后得到的低电平的电压作为第 2 输出信号 S2从第 2 反相器 INV2中 输出。 0093 然后, 当第 2 光电耦合器 42 为导通状态时, 由于第 4 电阻 R4中的电。
34、压下降, 发射 极电压 Ve相比电压 Vcc 变低, 第 2 输出信号 S2成为高电平。 0094 另外, 在第 2 反相器 INV2中, 通过设置在电压 Vcc 的输入节点中的第 2 电容器, 也 实现了电压 Vcc 的稳定化。此外, 通过在第 2 光电耦合器 42 的前段设置第 2 电阻 R2, 能够 防止过大的电流从各汇流条 11、 12 中流过第 2 发光二极管 42a。 0095 当第 2 发光二极管 42a 被施加的正向电压超过了正的第 2 阈值 V2的情况下, 上述 的第 2 光电耦合器 42 被设定为成为导通状态。因此, 通过监视第 2 输出信号 S2的电压电 平, 能够判断在。
35、各汇流条 11、 12 之间的电源电压的瞬时值 V(t) 是否超过了第 2 阈值 V2。 0096 图 9 是上述的第 1 输出信号 S1、 第 2 输出信号 S2、 以及电源电压的瞬时值 V(t) 的 时序图。另外, 在图 9 中, 还表示了将第 1 输出信号 S1与第 2 输出信号 S2进行合成而得到 的合成信号 S3。 说 明 书 CN 103339807 A 8 6/14 页 9 0097 此外, 当第 1 汇流条 11 与第 2 汇流条 12 的电位相同时, 电源电压 V(t) 设为 0, 当 第 1 汇流条 11 的电位比第 2 汇流条 12 高时, 电源电压 V(t) 设为正。 。
36、0098 如图 9 所示, 当电源电压的瞬时值 V(t) 超过了第 1 阈值 V1时, 第 1 输出信号 S1成 为高电平。 0099 另一方面, 当瞬时值 V(t) 比第 2 阈值 V2低时, 第 2 输出信号 S2成为高电平。 0100 另一方面, 当各信号 S1、 S2均为低电平时, 通过合成这些各信号 S1、 S2而得到的合 成信号 S3成为低电平。 0101 运算部 33 将第 1 输出信号 S1的周期 T1与第 2 输出信号 S2的周期 T2 中的任意一 方作为电源电压的周期 T。或者, 运算部 33 也可以将合成信号 S3的周期 T3的二倍作为周 期 T。 0102 图 10 是。
37、表示电源排插 1 中的电流的采样方法的时序图。 0103 运算部 33 对流过多个分支条 17(参照图 2) 中每一个的电流, 独立地进行电流的 采样。 0104 图10中的多条虚线表示采样点的时刻。 然后通过运算部33, 对各采样点中的电流 测量信号 Vs的值进行采样。 0105 对采样频率 F 没有特别的限定。在本实施方式中, 通过将上述的周期 T 平均地分 为 64 份, 采用 64 T 为采样频率 F。 0106 在电流 I 中没有流过分支条 17(参照图 3) 的情况下, 电流测量信号 Vs表示 25V 左右的缺省值 V0。然后, 在电流 I 流过分支条 17 的情况下, 电流测量信。
38、号 Vs的值从缺省值 V0进行增减。根据流过分支条 17 的电流 I 的方向, 决定电流测量信号 Vs相比缺省值 V0是 增还是减。 0107 这样, 缺省值 V0是当电流 I 没有流过分支条 17 时的电流测量信号 Vs的值, 具有作 为电流测量信号 Vs的零点的意义。 0108 运算部 33 根据时刻 t 时的电流测量信号 Vs(t) 与缺省值 V0之差 V, 计算在时刻 t 流过分支条 17 的电流的瞬时值 I(t)。 0109 图 11 是在瞬时值 I(t) 的计算中所使用的图表 90 的示意图。 0110 该图表 90 将差 V 与瞬时值 I(t) 建立对应, 并被预先储存在存储部 。
39、31 中。运算 部 33 参照该图表 90, 计算在时刻 t 与差 V 对应的瞬时值 I(t)。 0111 但是, 若像这样利用缺省值 V0作为电流测量信号 Vs的零点, 则存在如以下那样的 错误。 0112 图 12 是用于说明该错误的时序图。 0113 在图 12 的例子中, 与图 10 的情况相比, 表示出在各时刻的电流测量信号 Vs(t) 的 值比原本的值 (虚线) 偏移 (shift) 了 Y 的情况。这种偏移是当霍尔元件 22 被暴露在由流 过相邻汇流条 17 的电流产生的磁场时等而产生的。 0114 另一方面, 缺省值 V0由于是没有流过电流 I 时的电流测量信号 Vs的值, 因。
40、此是各 霍尔元件 22 中的固有的固定值。由此, 如上述那样, 即便电流测量信号 Vs(t) 发生偏移, 缺 省值 V0也不会改变。 0115 因此, 若像这样电流测量信号 Vs(t) 发生偏移, 则电流测量信号 Vs(t) 与缺省值 V0 之差 V 从原本的值中发生改变, 从而根据差 V 而计算出的电流的瞬时值 I(t) 的计算结 说 明 书 CN 103339807 A 9 7/14 页 10 果变得不准确。 0116 有各种原因导致电流测量信号Vs产生偏移。 图13是表示该原因的一例的立体图。 0117 图 13 示例了在从右数第二个分支条 17 中有电流 I 流过, 而在除此以外的分支。
41、条 17 中没有电流流过的情况。 0118 这种情况下, 由电流 I 产生的磁场被多个电流测量部 30 测量到。因此, 没有流过 电流 I 的分支条 17 的电流测量部 30 选取了上述的磁场, 从而该电流测量部 30 的电流测量 信号 Vs发生改变。 0119 当多个插头插入部 1a(参照图 1) 中的一个相比其他的插头插入部 1a 连接了较大 的负载时, 这种现象尤为显著。 0120 为了除去这种错误, 也存在通过以下那样的方法来测量瞬时值 I(t) 的方法。 0121 图 14 是用于说明不使用上述的缺省值 V0, 来测量瞬时值 I(t) 的方法的时序图。 0122 与图 10 相同, 。
42、图 14 中的多个虚线表示采样点的时刻。然后, 通过运算部 33, 对各 采样点中的电流测量信号 Vs的值进行采样。 0123 采样频率 F 与图 10 的情况相同, 为 64 T。 0124 采样结束后, 运算部 33 求出周期 T 中的电流测量信号 Vs的最大值 Vmax和最小值 Vmin。 0125 然后, 运算部 33 对最大值 Vmax和最小值 Vmin的中点 Vavg进行计算。另外, 中点 Vavg 是根据 Vavg (Vmax+Vmin) 2 而算出的。 0126 如果电流测量信号Vs的波形为正弦波, 则中点Vavg位于正弦波的拐点, 具有作为电 流测量信号 Vs的零点的意义。 。
43、0127 于是, 运算部 33 根据时刻 t 的电流测量信号 Vs(t) 与中点 Vavg之差 V( Vs(t)-Vavg) , 来计算在时刻 t 流过分支条 17 的电流的瞬时值 I(t)。运算部 33 通过参照图 11 中说明的图表 90, 进行该计算。 0128 根据这种瞬时值 I(t) 的计算方法, 由于没有利用缺省值 V0, 因此即使由于磁场 的原因使电流测量信号 Vs的波形发生偏移, 差 V 也不会发生变化, 从而不会导致瞬时值 I(t) 的计算结果不准确。 0129 但是, 该方法中, 也存在以下的错误。 0130 图 15 是用于说明该错误的时序图。 0131 在图 15 的例。
44、子中, 仅出现了电流测量信号 Vs的上半部分的波形。这种波形是在 与插头插入部 1a(参照图 1) 连接的电气设备中, 电流被半波整流的情况下出现的。 0132 在为这种波形的情况下, 电流测量信号Vs的原本的零点是电流测量信号Vs的最小 值 Vmin, 但是中点 Vavg( (Vmax+Vmin) 2) 成为偏离了最小值 Vmin的值。 0133 因此, 以中点 Vavg为基准, 对差 V( Vs(t)-Vavg) 进行计算, 再利用图表 90(参 照图 11) , 计算与差 V 对应的瞬时值 I(t), 会使该计算结果变得不准确。 0134 另外, 不只是半波整流, 在电流被全波整流的情况。
45、下, 也会由于与上述相同的理 由, 使瞬时值 I(t) 的计算结果变得不准确。 0135 图 16 是用于说由此产生的其他的错误的示意图。 0136 在图 16 的例子中, 示例了流过一个分支条 17 的电流 I1是正弦波, 流过其他的分 支条 17 的电流 I2被半波整流的情况。 说 明 书 CN 103339807 A 10 8/14 页 11 0137 在这种情况下, 若将被半波整流的电流 I2的电流测量信号 Vs的中点 Vavg作为全部 插头插入部 1a 中的共通的零点, 则不只是电流 I2的瞬时值的计算变得不准确, 被全波整流 电流 I1的计算也会变得不准确。 0138 鉴于此, 在。
46、本实施方式中, 通过以下那样的方法, 来测量电流的瞬时值。 0139 图 17 是表示本实施方式所涉及的功率测量方法的流程图。 0140 在最初的步骤P1中, 在全部插头插入部1a均没有与负载连接的状态下, 运算部33 取得由霍尔元件 22 输出的电流测量信号 Vs。对多个霍尔元件 22 中的每一个, 分别独立地 进行电流测量信号 Vs的取得。 0141 接着, 进入步骤P2, 将步骤P1中测量到的电流测量信号Vs的测量值作为运算部33 的第 1 零点 V01储存到存储部 31 中。该零点 V01与各霍尔元件 22 建立对应地被储存在存储 部 31 中。 0142 这样在没有负载的状态下测量的。
47、第1零点V01是每个插头插入部1a的固有的固定 值。 0143 另外, 对进行步骤 P1 和步骤 P2 的时间没有特别的限定, 但是优选在电源排插 1 出 场前, 在工厂内进行这些步骤。 0144 接着, 进入步骤 P3, 用户开始使用电源排插 1。在使用时, 将插座插头 2 插入未图 示的壁面插座 (参照图 1) , 并且各插头插入部 1a 与外部的电气设备连接。 0145 接着, 进入步骤 P4。在本步骤中, 如图 10 说明的那样, 运算部 33 分别对多个插头 插入部 1a 进行电流测量信号 Vs的采样。电流测量信号 Vs具有作为流过分支条 17 的电流 I 的测量值的意义。因此, 本。
48、步骤等价于求出在多个时刻从多个插头插入部 1a 分别向外部 电气设备供给的电流的测量值。 0146 接着, 进入步骤 P5, 运算部 33 求出通过步骤 P4 采样到的电流测量信号 Vs的值中 周期 T 中的最大值 Vmax和最小值 Vmin。进而, 运算部 33 对最大值 Vmax和最小值 Vmin的中点 Vavg进行计算, 并将该中点 Vavg的值作为第 2 零点 V02储存到存储部 31 中。 0147 运算部33分别对各插头插入部1a进行本步骤。 然后, 按照每个插头插入部1a, 将 第 2 零点 V02的计算结果储存到存储部 31 中。 0148 此外, 与作为固定值的第1零点V01不同, 如上述那样, 使用在实际使用中的电流测 量信号 Vs而计算出的第 2 零点 V02成为依赖于连接到各插头插入部 1a 的电气设备的值。 0149 如参照图 15 进行说明的那样, 尤其是当在电气设备内, 电流被半波整流的情况 下, 第 2 零点 V02成为与第 1 零点 V01相差较大的值, 利用第 2 零点 V02来计算瞬时值 I(t), 会导致该计算结果不准确。 0150 这样, 各零点V01、 V02的差的大小成为是否能够利用第2零点V02来计算瞬时值I(t) 的目标。 0151 于是, 在下面的步骤P6中。