[发明专利]一种基于Hilbert算法的准同步宽频无功电能表及其采样方法

权利要求书

1.一种基于Hilbert算法的准同步宽频无功电能表，包括模数转换器、乘法器和低通滤波器，其特征在于：还包括数字宽带移相滤波器、显示器、数字采样器和逻辑控制器，所述模数转换器、数字宽带移相滤波器、乘法器、低通滤波器，显示器依次连接，所述数字采样器和逻辑控制器相连接，所述逻辑控制器分别连接控制乘法器、低通滤波器和显示器。

2.根据权利要求1所述的一种基于Hilbert算法的准同步宽频无功电能表，其特征在于：所述数字采样器包括零交叉探测器、控制逻辑器、时钟信号发生器、二进制纹波计数器、二进制存储器、二进制计数器、代码产生器和代码比较器；所述零交叉探测器产生脉冲输入至控制逻辑器，控制逻辑器使时钟信号发生器的输出脉冲通过二进制纹波计数器输出到二进制存储器，二进制存储器的输出端接代码产生器，并通过控制逻辑器时钟脉冲连续不断的输入到二进制计数器，所述代码比较器把二进制存储器的并行输出和二进制计数器的输出作比较。

3.根据权利要求2所述的一种基于Hilbert算法的准同步宽频无功电能表，其特征在于：所述数字宽带移相滤波器采用IIR型Hilbert数字移相滤波器，能够实现45～4955Hz带宽之间信号在幅度不衰减的情况下90度移相，相位的波动为0.01度。

4.根据权利要求3所述的一种基于Hilbert算法的准同步宽频无功电能表，其特征在于：所述数字采样器产生的采样信号的频率与输入信号频率相对应。

5.一种基于Hilbert算法的准同步宽频无功电能表数字采样器的采样方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、零交叉探测器产生脉冲，该脉冲的循环周期与输入电压信号u(t)的周期T成比例；

(2)、在第一个周期T里面，控制逻辑器控制时钟信号发生器的输出脉冲通过二进制纹波计数器后再输出到二进制存储器内，根据电压信号u(t)采样的香农采样定理，二进制纹波计数器的计数容量N定义为，N＝2^m，m是二进制纹波计数器的位数，计数脉冲存储在二进制存储器一直到预备周期T结束，有下面的式子：M＝(f_cT)/N，其中f_c是时钟频率；

(3)、从第二个周期T开始，控制逻辑器使钟信号发生器的输出脉冲只通过二进制计数器，代码比较器把二进制存储器的并行输出和二进制计数器的输出作比较，当时钟脉冲计数器产生的脉冲数等于M时，代码比较器才有脉冲输出，这个脉冲使二进制计数器复位为零，同时也是数字采样器输出的第一个采样信号；

(4)、在第二个完整的周期T内，时钟脉冲连续不断的输入到二进制计数器，当再次通过二进制计数器的脉冲数量等于M时，控制逻辑产生第二个输出脉冲，数字采样器的输出脉冲再次把二进制计数器复位，数字采样器的相邻两次输出脉冲之间的时间间隔定义为：T_s＝M/f_s

其中T_s表示采样间隔，f_s＝1/T_s是采样频率，将M＝(f_cT)/N代入中T_s＝M/f_s式中，得出采样间隔T_s与输入信号周期T之间的关系：T_s＝T/N

所以数字采样器输出脉冲的重复时间间隔T_s是一个周期中的1/T。

6.根据权利要求5所述一种基于Hilbert算法的准同步宽频无功电能表数字采样器的采样方法，其特征在于：所述步骤(4)中T_s＝T/N公式也可以用输入和输出频率表达的形式：f_s＝N·f这里f＝1/T是输入信号的频率，因此，采样周期T_s变成了输入信号u(t)的周期T的函数。