一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器制造技术

一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，该数字积分器包括有源放大器、高通滤波器、并行信号处理电路、加法器；空心线圈二次侧输出的微分信号经过有源放大器放大，在高通滤波器消除直流分量干扰，然后进入并行信号处理电路中，在并行信号处理电路中，误差补偿通道的采样频率是主通道的一半，每一路信号经过各自的数字积分单元积分处理后进入比例环节，调整信号后进入加法器中相加输出最后的结果，供给后续的计量或保护设备使用。本发明专利技术一种基于钳形同轴电容的输配电线路电压在线测量系统。该系统兼具目前非接触式测量和接触式测量的优点，既可以在不停电的情况下随时对运行中的线路电压实现在线测量，不会影响线路的正常运行；又可以达到较高的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气测量中的信号处理领域，具体涉及一种基于龙贝格算法的高精度 数字积分器。
技术介绍
电子式电流互感器由于绝缘性能好，抗干扰能力强、不存在磁饱和与铁磁谐振、动 态范围大等优点，适应了智能电网的发展，因此在电力系统中得到了广泛应用。空心线圈电 流互感器是电子式电流互感器中应用最多的一种，空心线圈二次侧输出电压是一次电流的 微分，当电网频率发生波动，空心线圈的输出就会受到影响而发生变化。因此，必须添加积 分环节消除频率变化的影响。 常用的积分方法有模拟积分器和数字积分器两种。由于模拟积分器实际器件不是 理想器件，运放的偏移，电容的泄漏与损耗，运放及其他模拟器件的时漂和温漂等因素都会 对结果产生影响，造成积分误差。另一方面，模拟积分器的反馈和补偿的设计不够灵活，并 由此可能引入新的误差。虽然对模拟积分器方面的研宄仍在继续进行，但基本上无法克服 模拟器件本质上零漂、温漂等缺点，因而模拟积分器准确度不高，长期运行稳定性也较差。 数字积分可以避免模拟积分存在的零漂、温漂等问题，常用的有矩形积分、梯形积分和辛普 森积分，然而这些数字积分器高频时的幅值误差较大，且易受信号中直流分量等因素的影 响。现有的数字积分器研宄主要是对数字积分器传递函数的改进，虽然精度上得到了一定 提高，但是也导致传递函数设计复杂，数字积分器需要的采样点数增加，计算速度降低，无 法适应实时性的要求。其中，最关键的问题在于如何设计非整数的采样延迟。另外，一些 改进的传递函数由于引入了滤波器设计延时因子，也导致数字积分器丧失了优良的相位特 性。总的来说，目前模拟积分器存在的零漂、温漂等缺点难以克服，而常用数字积分器高频 幅值误差较大，无法满足精度要求，高阶传输函数可以提高精度但设计复杂、计算速度慢， 无法满足实时性的要求，因此亟需研宄一种可提高数字积分器精度并降低计算复杂度的方 法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，通过增 加一条采样频率减半的误差补偿通道来提高整个数字积分器的精度，而不需要增加采样频 率，计算起来也较为简单。该数字积分器包含两个通道，主通道中采样频率保持不变，将采 样频率减半的误差补偿通道输出结果按照龙贝格算法处理后作为误差补偿，通过两个微处 理器同步工作的形式增加计算速度，克服单通道系统精度低、复杂传递函数计算速度慢、设 计繁琐等问题。与现有的数字积分器相比，本专利技术的数字积分器具有更为优良的性能，其准 确度更高，计算速度更快。 本专利技术采取的技术方案为： 一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，该数字积分器包括有源放大器、高通 滤波器、并行信号处理电路、加法器；空心线圈二次侧输出的微分信号经过有源放大器放 大，在高通滤波器消除直流分量干扰，然后进入并行信号处理电路中，在并行信号处理电路 中，误差补偿通道的采样频率是主通道的一半，每一路信号经过各自的数字积分单元积分 处理后进入比例环节，调整信号后进入加法器中相加输出最后的结果，供给后续的计量或 保护设备使用。 并行信号处理电路包含两路信号处理电路，其中一路作为主通道，另外一路作为 误差补偿通道，误差补偿通道的采样频率为主通道的一半，并行信号处理电路含有两个微 处理器，同步进行工作。 空心线圈输出的模拟量微分信号经过放大，通过A/D转换器转换成为数字信号， 然后进入微处理器中进行数字积分，两路积分结果经过比例环节调整进入加法器，相加后 输出给设备。 高通滤波器的作用是滤除输入信号中的直流分量，降低直流分量对数字积分器精 度的影响，提高数字积分器的整体准确度。 采用两个微处理器同步工作的方式，将复杂传递函数逆向分解为简单 传递函数，降低采样点数的要求并提高计算速度，所采用的传递函数形式为：【主权项】1. 一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，其特征在于，该数字积分器包括有源放 大器、高通滤波器、并行信号处理电路、加法器；空心线圈二次侧输出的微分信号经过有源 放大器放大，在高通滤波器消除直流分量干扰，然后进入并行信号处理电路中，在并行信号 处理电路中，误差补偿通道的采样频率是主通道的一半，每一路信号经过各自的数字积分 单元积分处理后进入比例环节，调整信号后进入加法器中相加输出最后的结果。2. 根据权利要求1所述一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，其特征在于，并行 信号处理电路包含两路信号处理电路，其中一路作为主通道，另外一路作为误差补偿通道， 误差补偿通道的采样频率为主通道的一半，并行信号处理电路含有两个微处理器，同步进 行工作。3. 根据权利要求1所述一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，其特征在于，空心 线圈输出的模拟量微分信号经过放大，通过A/D转换器转换成为数字信号，然后进入微处 理器中进行数字积分，两路积分结果经过比例环节调整进入加法器，相加后输出给设备。4. 根据权利要求1所述一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，其特征在于，高通 滤波器的作用是滤除输入信号中的直流分量，降低直流分量对数字积分器精度的影响。5. 根据权利要求2所述一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，其特征在于，采用 两个微处理器同步工作的方式，将复杂传递函数逆向分解为简单传递函数，降低采样点数 的要求并提高计算速度，所采用的传递函数形式为：6. 根据权利要求5所述一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，其特征在于，基于 龙贝格算法的数字积分器具体方法为：设计一条主通道和一条误差补偿通道，将采样频率 减半的数字积分输出结果，经比例环节调整后作为误差补偿加入主通道中，使得最终的输 出结果精度得到提高，基本原理如公式（1)，式中R代表梯形公式所得积分值，n-1代表采样 频率减半，基本形式在于将精度高但设计复杂的传递函数逆向拆分为两个简单传递函数， 由于计算机计算积分值采用区间逐次分半的方式进行计算，前一次分割得到的函数积分值 在积分区间分半后还可以继续使用，从而以两个微处理器同步工作的形式实现了计算速度 的提尚；【专利摘要】一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，该数字积分器包括有源放大器、高通滤波器、并行信号处理电路、加法器；空心线圈二次侧输出的微分信号经过有源放大器放大，在高通滤波器消除直流分量干扰，然后进入并行信号处理电路中，在并行信号处理电路中，误差补偿通道的采样频率是主通道的一半，每一路信号经过各自的数字积分单元积分处理后进入比例环节，调整信号后进入加法器中相加输出最后的结果，供给后续的计量或保护设备使用。本专利技术一种基于钳形同轴电容的输配电线路电压在线测量系统。该系统兼具目前非接触式测量和接触式测量的优点，既可以在不停电的情况下随时对运行中的线路电压实现在线测量，不会影响线路的正常运行；又可以达到较高的准确度。【IPC分类】H03K19-00【公开号】CN104868900【申请号】CN201510269985【专利技术人】李振华, 胡蔚中, 程江洲, 闫苏红, 李振兴, 徐艳春 【申请人】三峡大学【公开日】2015年8月26日【申请日】2015年5月25日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于龙贝格算法的高精度数字积分器，其特征在于，该数字积分器包括有源放大器、高通滤波器、并行信号处理电路、加法器；空心线圈二次侧输出的微分信号经过有源放大器放大，在高通滤波器消除直流分量干扰，然后进入并行信号处理电路中，在并行信号处理电路中，误差补偿通道的采样频率是主通道的一半，每一路信号经过各自的数字积分单元积分处理后进入比例环节，调整信号后进入加法器中相加输出最后的结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，胡蔚中，程江洲，闫苏红，李振兴，徐艳春，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42