專利名稱：一種用于電能計(jì)量的希爾伯特濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電能計(jì)量的希爾伯特濾波器，具體是一種希爾伯特(Hilbert)濾 波器的超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)裝置，屬于電能計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電能計(jì)量領(lǐng)域，計(jì)算無功功率，無功電能，功率因數(shù)的時(shí)候，都需要進(jìn)行無功計(jì)量。 無功計(jì)量的一種方法'就是使用希爾伯特(Hi lbert)濾波器。
無功計(jì)量的基本原理就是將電流或者電壓信號(hào)移相90度，可以采用采樣窗移相，積 分器移相，微分器移相，濾波器逼近等方法移相，這些方法的問題在于無法保證在較寬的 頻率范圍內(nèi)增益為常數(shù)，移相為一致的90度，因此只能滿足計(jì)量基波無功的需姜。
對(duì)于大頻率范圍內(nèi)的諧波計(jì)量，希爾伯特(Hilbert)濾波器可以提供理想的移相特性。 可以保證基波和諧波具有同樣的增益和嚴(yán)格一致的90度移相。
希爾伯特(Hilbert)濾波器設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于，要達(dá)到一定的設(shè)計(jì)精度要求，同時(shí)保證 濾波器的穩(wěn)定，希爾伯特(Hilbert)濾波器一般都是高階的濾波器，需要大量的乘法器和 存儲(chǔ)器單元，釆用直接實(shí)現(xiàn)的方法將占用大量的硅片面積，大大增加了最終產(chǎn)品的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于電能計(jì)量的希爾伯特濾波器，利用超大規(guī)模集成電路首 先希爾伯特(Hilbert)濾波器各項(xiàng)功能，使希爾伯特濾波器占用的硅片面積小，以降低希 爾伯特(Hilbert)濾波器的硅片成本。
本發(fā)明提出的用于電能計(jì)量的希爾伯特濾波器，包括
輸入端口選擇器，用于接收來自電網(wǎng)的電流和電壓信號(hào)，并將并行輸入的電流和電壓 信號(hào)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流，所述的輸入端口選擇器與數(shù)據(jù)選擇器相連接；
數(shù)據(jù)選擇器，用于根據(jù)控制器的控制時(shí)序，對(duì)來自輸入端口選擇器的串行電流和電壓 信號(hào)與來自乘法累加器的乘法累加結(jié)果進(jìn)行選擇，將選擇結(jié)果輸入到存儲(chǔ)器中；
地址發(fā)生器，用于根據(jù)控制器譯碼產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫操作地址；
控制器，用于根據(jù)希爾伯特濾波器每一個(gè)二階節(jié)的計(jì)算時(shí)序，分別產(chǎn)生數(shù)據(jù)選擇器、 地址發(fā)生器、輸入端口選擇器、輸出端口選擇器、乘法累加器和系數(shù)發(fā)生器的控制時(shí)序， 所述的控制器分別與數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā)生器、輸入端口選擇器、輸出端口選擇器、乘法 累加器和系數(shù)發(fā)生器相連接；
存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)希爾伯特濾波器計(jì)算的中間數(shù)據(jù)；
輸出端口選擇器，用于接收存儲(chǔ)器輸出的電流和電壓信號(hào)，并將接收的電流和電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)化為并行電流和電壓數(shù)據(jù)流后輸出；
乘法累加器，用于對(duì)存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法累加操作后得到乘法累加結(jié)果，并將 累加結(jié)果輸出至數(shù)據(jù)選擇器，乘法累加器分別與存儲(chǔ)器和系數(shù)發(fā)生器相連接;.
系數(shù)發(fā)生器，用于根據(jù)控制器的時(shí)序產(chǎn)生濾波器的每個(gè)二階節(jié)的系數(shù)，并將該系數(shù)輸 出至乘法累加器。
上述濾波器中的乘法累加器，包括
乘法器，用于接收所述的存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入和所述的系數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的濾波器系數(shù)， 將其相乘后得到乘積信號(hào)，乘法器與加法器相連接；
加法器，用于將寄存器的數(shù)據(jù)和上述乘法器輸出的乘積信號(hào)累加，輸出累加信號(hào)；
寄存器，用于將上述加法器輸出的累加信號(hào)進(jìn)行寄存，為下一次加法器的累加計(jì)算提 供輸入，寄存器與加法器相連接。
上述濾波器中的地址發(fā)生器，包括
采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器，用于計(jì)算濾波器計(jì)算的采樣點(diǎn)數(shù)；
加法器，用于將采樣計(jì)數(shù)器的值和控制器輸入的控制信號(hào)的值相加，產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫 操作地址，加法器分別與所述的控制器和所述的存儲(chǔ)器相連接。 上述濾波器中的控制器，包括
循環(huán)計(jì)數(shù)器，用于對(duì)濾波器執(zhí)行的計(jì)數(shù)步驟進(jìn)行計(jì)數(shù)，循環(huán)計(jì)數(shù)器和譯碼器相連接； 譯碼器，將循環(huán)計(jì)數(shù)器的輸出譯碼為對(duì)所述的輸入端口選擇器、數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā) 生器、乘法累加器、系數(shù)發(fā)生器的控制信號(hào)。
本發(fā)明提出的用于電能計(jì)量的希爾伯特濾波器，其優(yōu)點(diǎn)是使用的硅片面積較小，因
此降低了希爾伯特(Hilbert)濾波器采用超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的成本。濾波器在處理一 個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的訪問次數(shù)較少，因此提高了數(shù)據(jù)的吞吐率。


圖1是本發(fā)明提出的希爾伯特濾波器的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本希爾伯特濾波器中乘法累加器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本希爾伯特濾波器中地址發(fā)生器的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本希爾伯特濾波器中控制器的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明濾波器控制器中數(shù)據(jù)生成的原理圖。
圖6是三相電能無功計(jì)量裝置的希爾伯特(Hilbert)濾波器算法圖。
圖7是基于IIR濾波器組的希爾伯特(Hilbert)濾波器的示意圖。
圖8是基于IIR濾波器組的希爾伯特(Hilbert)濾波器的二階節(jié)分解的示意圖。
圖9是濾波器計(jì)算中二階節(jié)計(jì)算的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的用于電能計(jì)量的希爾伯特濾波器，其結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示，包括
輸入端口選擇器，用于接收來自電網(wǎng)的電流和電壓信號(hào)，并將并行輸入的電流和電壓 信號(hào)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流，所述的輸入端口選擇器與數(shù)據(jù)選擇器相連接;
數(shù)據(jù)選擇器，用于根據(jù)控制器的控制時(shí)序，對(duì)來自輸入端口選擇器的串行電流和電壓 信號(hào)與來自乘法累加器的乘法累加結(jié)果進(jìn)行選擇，將選擇結(jié)果輸入到存儲(chǔ)器中；
地址發(fā)生器，用于根據(jù)控制器譯碼產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫操作地址；
控制器，用于根據(jù)希爾伯特濾波器每一個(gè)二階節(jié)的計(jì)算時(shí)序，分別產(chǎn)生數(shù)據(jù)選擇器、 地址發(fā)生器、輸入端口選擇器、輸出端口選擇器、乘法累加器和系數(shù)發(fā)生器的控制時(shí)序， 所述的控制器分別與數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā)生器、輸入端口選擇器、輸出端口選擇器、乘法 累加器和系數(shù)發(fā)生器相連接；
存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)希爾伯特濾波器計(jì)算的中間數(shù)據(jù)；
輸出端口選擇器，用于接收存儲(chǔ)器輸出的電流和電壓信號(hào)，并將接收的電流和電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)化為并行電流和電壓數(shù)據(jù)流后輸出；
乘法累加器，用于對(duì)存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法累加操作后得到乘法累加結(jié)果，并將 累加結(jié)果輸出至數(shù)據(jù)選擇器，乘法累加器分別與存儲(chǔ)器和系數(shù)發(fā)生器相連接；
系數(shù)發(fā)生器，用于根據(jù)控制器的時(shí)序產(chǎn)生濾波器的每個(gè)二階節(jié)的系數(shù)，并將該系數(shù)輸 出至乘法累加器。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容
本發(fā)明提出的如圖l所示濾波器，其中的輸入端口選擇器，用于接收來自電網(wǎng)的電流 和電壓信號(hào)，并將并行輸入的電流和電壓信號(hào)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流。
其中的輸出端口選擇器，用于接收存儲(chǔ)器輸出的電流和電壓信號(hào)，并將接收的電流和 電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為并行電流和電壓數(shù)據(jù)流后輸出。
其中的數(shù)據(jù)選擇器用于根據(jù)控制器的控制時(shí)序，對(duì)糴自輸入端口選擇器的串行電流和 電壓信號(hào)與來自乘法累加器的乘法累加結(jié)果進(jìn)行選擇，將選擇結(jié)果輸入到存儲(chǔ)器中。
其中的乘法累加器用于對(duì)存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法累加操作后得到乘法累加結(jié)果， 并將累加結(jié)果輸出至數(shù)據(jù)選擇器。乘法累加器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括乘法器，用于接 收所述的存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入和所述的系數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的濾波器系數(shù)，將其相乘后得到乘積 信號(hào)，乘法器與加法器相連接；加法器，用于將寄存器的數(shù)據(jù)和上述乘法器輸出的乘積信 號(hào)累加，輸出累加信號(hào)；寄存器，用于將上述加法器輸出的累加信號(hào)進(jìn)行寄存，為下一次 加法器的累加計(jì)算提供輸入，寄存器與加法器相連接。當(dāng)完成濾波器中一個(gè)二階節(jié)的計(jì)算， 開始一個(gè)二階節(jié)計(jì)算的時(shí)候，乘法累加器清零，從存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)和系數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的 系數(shù)相乘，同一個(gè)二階節(jié)產(chǎn)生的乘積累加，累加和送回到存儲(chǔ)器中。累加器計(jì)算的方法如
下:K<formula>formula see original document page 5</formula>為二階節(jié)的系
數(shù)。1)，4"-2)為連續(xù)3個(gè)采樣點(diǎn)的輸入數(shù)據(jù)<formula>formula see original document page 5</formula>為連續(xù)3個(gè)
采樣點(diǎn)的輸入數(shù)據(jù)。
其中的地址發(fā)生器用于根據(jù)控制器譯碼產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫操作地址。地址發(fā)生器由采樣 點(diǎn)計(jì)數(shù)器和加法器構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器，用于計(jì)算濾波器計(jì)算 的采樣點(diǎn)數(shù)；加法器，用于將采樣計(jì)數(shù)器的值和控制器輸入的控制信號(hào)的值相加，產(chǎn)生存 儲(chǔ)器讀寫操作地址，加法器分別與所述的控制器和所述的存儲(chǔ)器相連接。采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器用 于計(jì)算濾波器計(jì)算的采樣點(diǎn)數(shù)。加法器用于將采樣計(jì)數(shù)器的值和控制器輸入的控制信號(hào)的 值相加，產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫操作地址。對(duì)于同一個(gè)濾波器，每處理一個(gè)采樣點(diǎn)，按照常規(guī)的 處理方法，要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)移動(dòng)操作，采用采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器累計(jì)l，代替存儲(chǔ)單元里數(shù)據(jù) 移動(dòng)的操作，減少了對(duì)存儲(chǔ)器訪問的次數(shù)，降低了功耗，提高了系統(tǒng)工作的速度?？刂菩?號(hào)由控制器輸入，提供二階節(jié)計(jì)算的地址偏移。如果在存儲(chǔ)器中，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)順序按照 x(n)，x(n-l),x(n-2〉，y(n-l)，y(n-2)來排列。濾波器每處理一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)，采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器 減l。，地址偏移的為x(n): 0， x(n-1) 1' x(n-2) 2 ， y(n-l) 3 ， y(n-2): 4 ，y(n) :2。如果在存儲(chǔ)器中，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)順序按照y(n-2)， y(n-1)， x(n-2)， x(n-l)， x(n)，來排列濾波器每處理一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)，采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器加l。，地址偏移的為.x(n): 4, x(n—1) : 3， x(n—2) : 2 ， y(n—1) : 1 ， y(n—2) : 0 ， y(n) : 2。 ， x(n—2)和y(n) 地址相同，二階節(jié)計(jì)算的結(jié)果y(n)覆蓋濾波計(jì)算中被舍棄的數(shù)據(jù)x(n-2)，節(jié)省存儲(chǔ)單元 的數(shù)量。
其中的系數(shù)發(fā)生器用于產(chǎn)生濾波器的每個(gè)二階節(jié)的系數(shù)。系數(shù)發(fā)生器的系數(shù)是對(duì)希爾 伯特(Hilbert)濾波器分解得到的。采用IIR(無限沖擊響應(yīng)濾波器)數(shù)字濾波器來實(shí)現(xiàn)高 階的希爾伯特(Hilbert)濾波器，比采用FIR(有限沖擊響應(yīng)濾波器)數(shù)字濾波器相比，實(shí) 現(xiàn)復(fù)雜度要小。采用二階節(jié)分解的方法對(duì)IIR濾波器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，這種處理方法和直 接IIR濾波器實(shí)現(xiàn)相比，提高了濾波器的穩(wěn)定性，降低了量化噪聲。將二階節(jié)的系數(shù)裝入 所述的系數(shù)發(fā)生器中，通過所述的希爾伯特(Hilbert)濾波器的超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)裝 置完成二階節(jié)的計(jì)算。
其中的控制器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括循環(huán)計(jì)數(shù)器，用于對(duì)濾波器執(zhí)行的計(jì)數(shù)步 驟進(jìn)行計(jì)數(shù)，循環(huán)計(jì)數(shù)器和譯碼器相連接；譯碼器，將循環(huán)計(jì)數(shù)器的輸出譯碼為對(duì)所述的 輸入端口選擇器、數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā)生器、乘法累加器、系數(shù)發(fā)生器的控制信號(hào)?？刂?器用于根據(jù)希爾伯特濾波器每一個(gè)二階節(jié)的計(jì)算時(shí)序，分別產(chǎn)生數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā)生器、 輸入端口選擇器、輸出端口選擇器、乘法累加器和系數(shù)發(fā)生器的控制時(shí)序?？刂破饔醒h(huán) 計(jì)數(shù)器，譯碼器兩部分構(gòu)成。循環(huán)計(jì)數(shù)器用于對(duì)濾波器執(zhí)行的計(jì)數(shù)步驟進(jìn)行計(jì)數(shù)， 一個(gè)采 樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理完畢后循環(huán)計(jì)數(shù)器清零。譯碼器將循環(huán)計(jì)數(shù)器的輸出譯碼為對(duì)所述的輸入 端口選擇器、數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā)生器、乘法累加器、系數(shù)發(fā)生器的控制信號(hào)。譯碼器可 以由數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，也可以采用只讀存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)。
上述控制器的數(shù)據(jù)生成原理如圖5所示
第一步，切換數(shù)據(jù)選擇器，將輸入端口輸入的電流和電壓數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器里得到<formula>formula see original document page 7</formula>
第二步，對(duì)乘法累加器發(fā)送清零信號(hào)，開始第l個(gè)二階節(jié)的計(jì)算。 第三步，按照順序讀取存儲(chǔ)器x,("),:c,(" —1),jc,("-2)，乂("-1)，:v,("-2)，依次送入到乘 法累加器數(shù)據(jù)輸入端。在乘法累加器數(shù)據(jù)順序輸入的同時(shí)，系數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)的第一個(gè) 二階節(jié)的系數(shù)^，^^2,-&11,-612依次送入到乘法累加器的濾波器系數(shù)。
第四步，通過五次乘法操作和四次累加操作的得到 一 個(gè)輸出結(jié)果 ^(") - a,。;c,(") + a,,x,(" — 1) + (" — 2) -^力("—1)-612"(" -2)，該結(jié)果寫回到存儲(chǔ)器中， 覆蓋;c,(n-2)的位置。 一個(gè)二階節(jié)計(jì)算的過程在圖5中圖示。
第五步，對(duì)乘法累加器發(fā)送清零信號(hào)，開始第2個(gè)二階節(jié)的計(jì)算。和第一個(gè)二階節(jié)計(jì) 算的過程相同，最后將結(jié)果寫回到寄存器中。第2個(gè)二階節(jié)的輸入就是第1個(gè)二階節(jié)的輸 出，A(")-^(") , ^("—1) = 乂("-1)，義2("-2) = 乂("-2)。 第六步，按照第五步的方法完成全部二階節(jié)的計(jì)算。 第七步，將最后的二階節(jié)的結(jié)果通過輸出端口轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)輸出。 下面列舉一個(gè)用于三相電能無功計(jì)量的裝置來說明希爾伯特(Hilbert)濾波器的超大 規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)裝置的設(shè)計(jì)過程 ''
圖6所示是三相電能無功計(jì)量裝置的希爾伯特(Hilbert)濾波器算法圖，A， B， C三相 各項(xiàng)電壓和電流分別進(jìn)入一對(duì)希爾伯特(Hilbert)濾波器的濾波器組。圖7是一對(duì)希爾伯特 (Hilbert)濾波器的濾波器組，一對(duì)希爾伯特(Hilbert)濾波器的濾波器組由兩個(gè)IIR濾波 器構(gòu)成，兩個(gè)IIR濾波器對(duì)電流和電壓在設(shè)計(jì)的帶寬范圍內(nèi)對(duì)電流和電壓移相的角度差為 90度，增益為恒定的l。這個(gè)濾波器組的設(shè)計(jì)方法可以參看RASHD ANSARI發(fā)表的文獻(xiàn)IIR Discrete-Time Hilbert Transformers (采用無限沖擊響應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)希爾伯特濾波器的 方法)，如圖7所示。
IIR濾波器都可以分解為二階節(jié)級(jí)聯(lián)而成，如圖8所示，便于硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。 每個(gè)二階節(jié)具有規(guī)范的計(jì)算結(jié)構(gòu)，如圖9所示， 一個(gè)基本的二階節(jié)的計(jì)算式為 = a。x(") + a,;c(n — 1) + a2;:(/7 - 2) — 6j(w — 1) - 62少("_ 2) ， a。， a,, "2 ，6,,62為二階節(jié)的系數(shù)， ;cO)，-1),-2)為連續(xù)3個(gè)采樣點(diǎn)的輸入數(shù)據(jù)，少("—1),少("_2)為連續(xù)3個(gè)采樣點(diǎn)的輸入 數(shù)據(jù)。
每個(gè)基本的二階節(jié)可以由乘法累加單元完成，每開始一個(gè)二階節(jié)計(jì)算的時(shí)候，累加器 清零。圖5中數(shù)據(jù)按照?qǐng)D示的順序排列在存儲(chǔ)器里，按照二階節(jié)的計(jì)算式計(jì)算出y(n),然 后將結(jié)果y(n)直接覆蓋x(n-2),y(n)為下一個(gè)二階節(jié)的計(jì)算提供了輸入,x(n-2)數(shù)據(jù)不會(huì) 再被下一步計(jì)算使用。第一個(gè)二階節(jié)在x(n)的前面數(shù)據(jù)更新的位置由輸入單元補(bǔ)入新的 采樣值x(n+l),形成了新的數(shù)據(jù)序列，下一次計(jì)算二階節(jié)可以繼續(xù)對(duì)該序列進(jìn)行迭代。存 儲(chǔ)器操作地址向前移動(dòng)一個(gè)采樣點(diǎn)。存儲(chǔ)器操作地址的形成如圖3所示，由采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器 和控制信號(hào)的結(jié)果相加，每處理一個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器就減l，這樣存儲(chǔ)器操作地址就不斷地 前推，代替濾波器設(shè)計(jì)中常見的移位操作，減少了對(duì)存儲(chǔ)器的訪問。系統(tǒng)僅僅采用了l個(gè) 乘法累加單元，而且具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)路徑，可以在較小的硅片面積下實(shí)現(xiàn)希爾伯特 (Hilbert)濾波器。
權(quán)利要求
1、一種用于電能計(jì)量的希爾伯特濾波器，其特征在于該濾波器包括輸入端口選擇器，用于接收來自電網(wǎng)的電流和電壓信號(hào)，并將并行輸入的電流和電壓信號(hào)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流，所述的輸入端口選擇器與數(shù)據(jù)選擇器相連接；數(shù)據(jù)選擇器，用于根據(jù)控制器的控制時(shí)序，對(duì)來自輸入端口選擇器的串行電流和電壓信號(hào)與來自乘法累加器的乘法累加結(jié)果進(jìn)行選擇，將選擇結(jié)果輸入到存儲(chǔ)器中；地址發(fā)生器，用于根據(jù)控制器譯碼產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫操作地址；控制器，用于根據(jù)希爾伯特濾波器每一個(gè)二階節(jié)的計(jì)算時(shí)序，分別產(chǎn)生數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā)生器、輸入端口選擇器、輸出端口選擇器、乘法累加器和系數(shù)發(fā)生器的控制時(shí)序，所述的控制器分別與數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā)生器、輸入端口選擇器、輸出端口選擇器、乘法累加器和系數(shù)發(fā)生器相連接；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)希爾伯特濾波器計(jì)算的中間數(shù)據(jù)；輸出端口選擇器，用于接收存儲(chǔ)器輸出的電流和電壓信號(hào)，并將接收的電流和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為并行電流和電壓數(shù)據(jù)流后輸出；乘法累加器，用于對(duì)存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法累加操作后得到乘法累加結(jié)果，并將累加結(jié)果輸出至數(shù)據(jù)選擇器，乘法累加器分別與存儲(chǔ)器和系數(shù)發(fā)生器相連接；系數(shù)發(fā)生器，用于根據(jù)控制器的時(shí)序產(chǎn)生濾波器的每個(gè)二階節(jié)的系數(shù)，并將該系數(shù)輸出至乘法累加器。
2、 如權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于其中所述的乘法累加器包括 乘法器，用于接收所述的存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入和所述的系數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的濾波器系數(shù)，將其相乘后得到乘積信號(hào)，乘法器與加法器相連接；加法器，用于將寄存器的數(shù)據(jù)和上述乘法器輸出的乘積信號(hào)累加，輸出累加信號(hào)； 寄存器，用于將上述加法器輸出的累加信號(hào)進(jìn)行寄存，為下一次加法器的累加計(jì)算提供輸入，寄存器與加法器相連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于其中所述的地址發(fā)生器包括 采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)器，用于計(jì)算濾波器計(jì)算的采樣點(diǎn)數(shù)；加法器，用于將采樣計(jì)數(shù)器的值和控制器輸入的控制信號(hào)的值相加，產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫 操作地址，加法器分別與所述的控制器和所述的存儲(chǔ)器相連接。
4、 如權(quán)利要求1所述的濾波器，其特征在于其中所述的控制器包括 循環(huán)計(jì)數(shù)器，用于對(duì)濾波器執(zhí)行的計(jì)數(shù)步驟進(jìn)行計(jì)數(shù)，循環(huán)計(jì)數(shù)器和譯碼器相連接； 譯碼器，將循環(huán)計(jì)數(shù)器的輸出譯碼為對(duì)所述的輸入端口選擇器、數(shù)據(jù)選擇器、地址發(fā)生器、乘法累加器、系數(shù)發(fā)生器的控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電能計(jì)量的希爾伯特濾波器，屬于電能計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。包括輸入端口選擇器，用于根據(jù)控制器的控制時(shí)序，對(duì)串行電流和電壓信號(hào)與乘法累加結(jié)果進(jìn)行選擇的數(shù)據(jù)選擇器，用于根據(jù)譯碼產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫操作地址的地址發(fā)生器，用于根據(jù)每個(gè)二階節(jié)的計(jì)算時(shí)序，分別產(chǎn)生控制信號(hào)的控制器，用于存儲(chǔ)計(jì)算中間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，用于接收存儲(chǔ)器輸出的電流和電壓信號(hào)，并將接收的電流和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為并行電流和電壓數(shù)據(jù)流后輸出的輸出端口選擇器，用于對(duì)存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法累加操作后得到乘法累加結(jié)果的乘法累加器，用于根據(jù)控制器的時(shí)序產(chǎn)生濾波器的每個(gè)二階節(jié)的系數(shù)的系數(shù)發(fā)生器。本發(fā)明濾波器的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)成本低，數(shù)據(jù)吞吐率高。
文檔編號(hào)G01R11/00GK101110580SQ200710119919
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者岳 張, 昆 楊, 王榮華, 門長(zhǎng)有 申請(qǐng)人:杭州萬工科技有限公司;北京萬工科技有限公司;萬高(杭州)科技有限公司