电能脉冲产生方法及装置与流程

本发明属于电能计量领域，尤其涉及一种电能脉冲产生方法及装置。

背景技术：

随着近年来计量芯片市场的竞争日趋白日化，计量性能的提高和功能的完善以及成本的降低是各厂商追逐的方向。电能脉冲作为电能表最基本的功能，它是电能表计量电能值的方式，具体为将用户的瞬时功率累加成能量，并以脉冲的形式输出，为发电企业、输配电企业、电力用户之间进行贸易结算提供依据，它的准确与否直接影响到三者的利益以及交易的合理性。

目前为止，电能脉冲的计算方法已经有很多，但人们最终关心的是计量的精度和实现的代价。现有的技术大部分是通过累加瞬时功率得到能量，然后根据设置的阈值比较进一步输出电能脉冲，但算法都较为复杂，需要大量的寄存器，硬件资源开销大，这对于面积和功耗要求都极为苛刻的计量芯片是不允许的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电能脉冲的算法都较为复杂，需要大量的寄存器，硬件资源开销大的缺陷，提供一种电能脉冲产生方法及装置。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种电能脉冲产生方法，其特点是，包括以下步骤：

s1、将输入的瞬时功率分成第一路和第二路，对于第一路执行s11，对于第二路执行s12；

s11、判断所述瞬时功率是正向功率还是负向功率，若是正向功率，则计算所述瞬时功率的瞬时值的累加和，以用于计算正向功率的能量，若是负向功率，则取所述负向功率的瞬时值的绝对值并计算所述绝对值的累加和，以用于计算负向功率的绝对值的能量；

s12、计算所述瞬时功率的瞬时值的累加和或瞬时值的绝对值的累加和，以用于计算所述瞬时功率的累加和的能量或绝对值的累加和的能量；

s2、根据频率选择值分别判断所述第一路的累加和及所述第二路的累加和，并基于所述第一路的判断结果使能或不使能第一脉冲产生模块，以及基于所述第二路的判断结果使能或不使能第二脉冲产生模块；

s3、若使能第一脉冲产生模块，则产生电能脉冲及第一能量清除信号，若使能第二脉冲模块，则产生电能脉冲及第二能量清除信号；

所述频率选择值用于调节所述第一脉冲产生模块和所述第二脉冲产生模块产生的电能脉冲的输出频率。

较佳地，s2包括：

判断所述第一路的累加和的绝对值是否大于或等于2^(x)，若是则使能第一脉冲产生模块，若否则不使能第一脉冲产生模块；

以及，判断所述第二路的累加和的绝对值是否大于或等于2^(x)，若是则使能第二脉冲产生模块，若否则不使能第二脉冲产生模块；

x为正整数，且与所述频率选择值对应。

较佳地，所述第一路的累加和及所述第二路的累加和均采用二进制计数，s3包括：

若使能所述第一脉冲产生模块，则用所述第一路的累加和的第x位使能电能脉冲产生及产生所述第一能量清除信号；

若使能所述第二脉冲产生模块，则用所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生及产生所述第二能量清除信号。

较佳地，用所述第一路的累加和的第x位使能电能脉冲产生包括：判断所述第一路的累加和的第x位是否有效，若是，则产生电能脉冲，若否，则不产生电能脉冲；

用所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生包括：判断所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果是否有效，若是，则产生电能脉冲，若否，则不产生电能脉冲。

较佳地，所述第一能量清除信号用于从所述第一路的累加和的绝对值中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次计算所述第一路的累加和的初始值；

所述第二能量清除信号用于从所述第二路的累加和的绝对值中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次计算所述第二路的累加和的初始值。

一种电能脉冲产生装置，其特点是，包括：顺次连接的正负功判断模块、第一累加模块、第一判断模块和第一脉冲产生模块，以及，顺次连接的第二累加模块、第二判断模块和第二脉冲产生模块；

所述正负功判断模块用于输入瞬时功率的一路，记为第一路，并判断所述第一路的瞬时功率是正向功率还是负向功率，若是正向功率，则调用所述第一累加模块计算所述瞬时功率的瞬时值的累加和，以用于计算正向功率的能量，若是负向功率，则调用所述第一累加模块取所述负向功率的瞬时值的绝对值并计算所述绝对值的累加和，以用于计算负向功率的绝对值的能量；

所述第一判断模块用于根据频率选择值判断所述第一路的累加和，并基于所述第一路的判断结果使能或不使能所述第一脉冲产生模块，以及在使能所述第一脉冲产生模块时产生第一能量清除信号，并将所述第一能量清除信号反馈至所述第一累加模块；

所述第一脉冲产生模块用于产生电能脉冲；

所述第二累加模块用于输入瞬时功率的另一路，记为第二路，计算所述第二路的瞬时功率的瞬时值的累加和或瞬时值的绝对值的累加和，以用于计算所述瞬时功率的累加和的能量或绝对值的累加和的能量；

所述第二判断模块用于根据所述频率选择值判断所述第二路的累加和，并基于所述第二路的判断结果使能或不使能所述第二脉冲产生模块，以及在使能所述第二脉冲产生模块时产生第二能量清除信号，并将所述第二能量清除信号反馈至所述第二累加模块；

所述第二脉冲产生模块用于产生电能脉冲；

所述频率选择值用于调节所述第一脉冲产生模块和所述第二脉冲产生的电能脉冲的输出频率。

较佳地，所述第一判断模块还用于判断所述第一路的累加和的绝对值是否大于或等于2^(x)，若是则使能所述第一脉冲产生模块，若否则不使能所述第一脉冲产生模块；

所述第二判断模块还用于判断所述第二路的累加和的绝对值是否大于或等于2^(x)，若是则使能所述第二脉冲产生模块，若否则不使能所述第二脉冲产生模块；

x为正整数，且与所述频率选择值对应。

较佳地，所述第一路的累加和及所述第二路的累加和均采用二进制计数；

所述第一脉冲产生模块用于用所述第一路的累加和的第x位使能电能脉冲产生；

所述第二脉冲产生模块用于用所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生。

较佳地，用所述第一路的累加和的第x位使能电能脉冲产生包括：判断所述第一路的累加和的第x位是否有效，若是，则产生电能脉冲，若否，则不产生电能脉冲；

用所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生包括：判断所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果是否有效，若是，则产生电能脉冲，若否，则不产生电能脉冲。

较佳地，所述第一能量清除信号用于从所述第一路的累加和的绝对值中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次计算所述第一路的累加和的初始值；

所述第二能量清除信号用于从所述第二路的累加和的绝对值中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次计算所述第二路的累加和的初始值。

较佳地，所述正负功判断模块包括：符号检测单元和取绝对值单元；

所述符号检测单元用于输入瞬时功率的一路，记为第一路，并检测所述第一路的瞬时功率的符号位是正还是负，若是计算正向功率的能量，则将检测到的符号位为正的瞬时功率输出至所述第一累加模块，将检测到的符号位为负的瞬时功率取零值并输出至所述第一累加模块，若是计算负向功率的能量，则将检测到的符号位为负的瞬时功率调用所述取绝对值单元取绝对值后输出至所述第一累加模块，将检测到的符号位为正的瞬时功率取零值并输出至所述第一累加模块；

所述第一累加模块包括：第一累加器和具有清除功能的第一累加和寄存器；

所述第一累加器用于累加输入的瞬时功率；

所述第一累加和寄存器用于存放所述第一累加器的累加结果，并接收所述第一能量清除信号；

所述第二累加模块包括：第二累加器和具有清除功能的第二累加和寄存器；

所述第二累加器用于累加输入的瞬时功率的瞬时值或瞬时值的绝对值；

所述第二累加和寄存器用于存放所述第二累加器的累加结果，并接收所述第二能量清除信号。

较佳地，所述第一脉冲产生模块包括：第一位检测单元和第一脉冲生成器；

所述第一位检测单元用于检测所述第一路的累加和的第x位是否有效，并在第x为位有效时使能所述第一脉冲产生器产生电能脉冲；

所述第二脉冲产生模块包括：异或门、第二检测单元和第二脉冲生成器；

所述异或门用于异或所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位；

所述第二检测单元用于检测所述异或门的异或结果是否有效，并在所述异或结果有效时使能所述第二脉冲生成器产生电能脉冲。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：在保证脉冲准确度和精度的前提下，采用独特的能量脉冲生成方式，具有算法简单，结构简化的优点，同时还大大减少了寄存器的使用，很好的节约了硬件资源。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的一种电能脉冲产生方法对输入的瞬时功率的第一路的处理流程图。

图2为本发明较佳实施例的一种电能脉冲产生方法对输入的瞬时功率的第二路的处理流程图。

图3为本发明较佳实施例输入瞬时功率的第二路计算瞬时功率的瞬时值的累加和并产生电能脉冲的信号流程示意图。

图4为本发明较佳实施例的一种电能脉冲产生装置的结构框图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

一种电能脉冲产生方法，包括将输入的瞬时功率分成第一路和第二路，对于第一路如图1所示，执行步骤101-106，对于第二路如图2所示，执行步骤201-204。

步骤101、判断所述瞬时功率是正向功率还是负向功率，若是正向功率，则执行步骤102，若是负向功率，则执行步骤103；

步骤102、计算所述瞬时功率的瞬时值的累加和，以用于计算正向功率的能量(即电能)，然后执行步骤104；

步骤103、取所述负向功率的瞬时值的绝对值并计算所述绝对值的累加和，以用于计算负向功率的绝对值的能量(即电能)，然后执行步骤104；

步骤104、判断所述第一路的累加和的绝对值是否大于或等于2^(x)，若是则执行步骤105，若否则执行步骤106；

步骤105、使能第一脉冲产生模块，用所述第一路的累加和的第x位使能电能脉冲产生并产生第一能量清除信号，其中，第一路的累加和采用二进制计数，用所述第一路的累加和的第x位使能电能脉冲产生包括：判断所述第一路的累加和的第x位是否有效(即是1还是0)，若是(即是1)，则产生电能脉冲，若否(即是0)，则不产生电能脉冲，所述第一能量清除信号用于从所述第一路的累加和的绝对值中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次计算所述第一路的累加和的初始值，其中剩余的部分是指从所述第一路的累加和的绝对值中减去2^(x)后所述第一路的累加和的绝对值剩余的值；

步骤106、不使能第一脉冲产生模块。

步骤201、计算所述瞬时功率的瞬时值的累加和或瞬时值的绝对值的累加和，以用于计算所述瞬时功率的累加和的能量或绝对值的累加和的能量(即电能)；

步骤202、判断所述第二路的累加和的绝对值是否大于或等于2^(x)，若是则执行步骤203，若否则正步骤204；

步骤203、使能第二脉冲产生模块，用所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生并产生第二能量清除信号，其中第二路的累加和采用二进制计数，用所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生包括：判断所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果是否有效(即是1还是0)，若是(即是1)，则产生电能脉冲，若否(即是0)，则不产生电能脉冲，所述第二能量清除信号用于从所述第二路的累加和的绝对值中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次计算所述第二路的累加和的初始值，其中剩余的部分是指从所述第二路的累加和的绝对值中减去2^(x)后所述第二路的累加和的绝对值剩余的值；

步骤204、不使能第二脉冲产生模块。

其中，所述频率选择值可由用户设置，用于调节所述第一脉冲产生模块和所述第二脉冲产生模块产生的电能脉冲的输出频率，即所述第一脉冲产生模块产生的电能脉冲的输出频率等于所述频率选择值，所述第二脉冲产生模块产生的电能脉冲的输出频率等于所述频率选择值；

为了适应不同的应用环境，同样的输入信号下，不同的频率选择值选择输出不同输出频率的电能脉冲；

x为正整数，且与所述频率选择值对应，当频率选择值不同时，x的取值不同，频率选择值越高，即所需电能脉冲输出的越快，x取值就越小，x的取值每减少1，频率选择值就加快一倍，用户可以根据自己的需要结合频率选择值自行设置x的值。

图3是本实施例输入瞬时功率的第二路计算瞬时功率的瞬时值的累加和(即代数和)并产生电能脉冲的信号流程示意图。t0时刻瞬时功率为正，累加瞬时功率；t1时刻，累加和sum1达到频率选择值所对应的2^(x)，sum1的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生，即输出一个电能脉冲，同时产生一个能量清除信号(本段中的能量清除信号均为第二能量清除信号)，以使累加和sum1减去2^(x)，剩余的值作为下一次计算累加和的初始值，继续累加瞬时功率；t2时刻，累加和sum2达到频率选择值所对应的2^(x)，同样，使能电能脉冲产生和能量清除信号，累加和sum2减去2^(x)，剩余的值作为下一次计算累加和的初始值，继续累加瞬时功率；t3时刻，输入的瞬时功率变成反向，累加和的值减小，t4时刻，累加和出现负向过零，继续累加；t5时刻，累加和sum3的绝对值达到频率选择值所对应的2^(x)，sum3的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生，同时产生能量清除信号，此时，还给出脉冲负向指示，累加和sum3加上2^(x)，剩余的值作为下一次计算累加和的初始值，继续累加瞬时功率；t6时刻，累加和sum4的绝对值达到频率选择值所对应的2^(x)，使能电能脉冲产生和能量清除信号，还给出脉冲负向指示，累加和sum4加上2^(x)，剩余的值作为下一次计算累加和的初始值，继续累加瞬时功率；t7时刻，输入的瞬时功率变成正向，累加和的值的绝对值减小，t8时刻，累加和出现正向过零，继续累加；t9时刻，累加和sum5达到频率选择值所对应的2^(x)，sum5的第x位与第(x+1)位的异或结果使能脉冲产生和能量清除信号，此时，不在给出脉冲负向指示，累加和sum5减去2^(x)，剩余的值作为下一次计算累加和的初始值，继续累加瞬时功率；t10时刻，累加和sum6达到频率选择值所对应的2^(x)，同样，使能电能脉冲产生和能量清除信号，累加和sum6减去2^(x)，剩余的值作为下一次计算累加和的初始值，继续累加瞬时功率。

功率瞬时值的累加方式包括，正向累加，负向累加，正向到负向的累加和负向到正向的累加，图3中这几种情况全都包括，这里对输入瞬时功率的第一路不在赘述。

本实施例的一种电能脉冲产生装置，如图4所示，包括：顺次连接的正负功判断模块301、第一累加模块302、第一判断模块303和第一脉冲产生模块304，以及，顺次连接的第二累加模块401、第二判断模块402和第二脉冲产生模块403。

所述正负功判断模块301用于输入瞬时功率的一路，记为第一路，并判断所述第一路的瞬时功率是正向功率还是负向功率，若是正向功率，则调用所述第一累加模块302计算所述瞬时功率的瞬时值的累加和，以用于计算正向功率的能量，若是负向功率，则调用所述第一累加模块302取所述负向功率的瞬时值的绝对值并计算所述绝对值的累加和，以用于计算负向功率的绝对值的能量。

具体地，所述正负功判断模块301可以包括：符号检测单元和取绝对值单元；

所述符号检测单元用于输入瞬时功率的一路，记为第一路，并检测所述第一路的瞬时功率的符号位是正还是负，若是计算正向功率的能量，则将检测到的符号位为正的瞬时功率输出至所述第一累加模块，将检测到的符号位为负的瞬时功率取零值并输出至所述第一累加模块，若是计算负向功率的能量，则将检测到的符号位为负的瞬时功率调用所述取绝对值单元取绝对值后输出至所述第一累加模块，将检测到的符号位为正的瞬时功率取零值并输出至所述第一累加模块；

所述第一累加模块包括：第一累加器和具有清除功能的第一累加和寄存器；

所述第一累加器用于累加输入的瞬时功率；

所述第一累加和寄存器用于存放所述第一累加器的累加结果，并接收第一能量清除信号。

所述第一判断模块302用于判断所述第一路的累加和的绝对值是否大于或等于2^(x)，若是则使能所述第一脉冲产生模块304，若否则不使能所述第一脉冲产生模块304，以及在使能所述第一脉冲产生模块304时产生第一能量清除信号，并将所述第一能量清除信号反馈至所述第一累加模块302。所述第一能量清除信号用于从所述第一路的累加和的绝对值中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次计算所述第一路的累加和的初始值，其中剩余的部分是指从所述第一路的累加和的绝对值中减去2^(x)后所述第一路的累加和的绝对值剩余的值。当所述第一累加和寄存器接收到所述第一能量清除信号时，所述第一累加和寄存器会从存放的累加结果中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次所述第一累加器计算所述第一路的累加和的初始值。

所述第一脉冲产生模块304用于用所述第一路的累加和的第x位使能电能脉冲产生。其中，第一路的累加和采用二进制计数，用所述第一路的累加和的第x位使能电能脉冲产生包括：判断所述第一路的累加和的第x位是否有效(即是1还是0)，若是(即是1)，则产生电能脉冲，若否(即是0)，则不产生电能脉冲。

具体地，所述第一脉冲产生模块可以包括：第一位检测单元和第一脉冲生成器；

所述第一位检测单元用于检测所述第一路的累加和的第x位是否有效(即是1还是0)，并在第x为位有效(即是1)时使能所述第一脉冲产生器产生电能脉冲。

所述第二累加模块401用于输入瞬时功率的另一路，记为第二路，计算所述第二路的瞬时功率的瞬时值的累加和或瞬时值的绝对值的累加和，以用于计算所述瞬时功率的累加和的能量或绝对值的累加和的能量。

具体地，所述第二累加模块可以包括：第二累加器和具有清除功能的第二累加和寄存器；

所述第二累加器用于累加输入的瞬时功率的瞬时值或瞬时值的绝对值，即第二路的瞬时功率；

所述第二累加和寄存器用于存放所述第二累加器的累加结果，并接收第二能量清除信号。

所述第二判断模块402用于判断所述第二路的累加和的绝对值是否大于或等于2^(x)，若是则使能所述第二脉冲产生模块403，若否则不使能所述第二脉冲产生模块403，以及在使能所述第二脉冲产生模块403时产生第二能量清除信号，并将所述第二能量清除信号反馈至所述第二累加模块401。所述第二能量清除信号用于从所述第二路的累加和的绝对值中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次计算所述第二路的累加和的初始值，其中剩余的部分是指从所述第二路的累加和的绝对值中减去2^(x)后所述第二路的累加和的绝对值剩余的值。当所述第二累加和寄存器接收到所述第二能量清除信号时，所述第二累加和寄存器会从存放的累加结果中减去2^(x)，并将剩余的部分作为下一次所述第二累加器计算所述第二路的累加和的初始值。

所述第二脉冲产生模块403用于用所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生。其中，第二路的累加和采用二进制计数，用所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果使能电能脉冲产生包括：判断所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位的异或结果是否有效(即是1还是0)，若是(即是1)，则产生电能脉冲，若否(即是0)，则不产生电能脉冲。

具体地，所述第二脉冲产生模块可以包括：异或门、第二检测单元和第二脉冲生成器；

所述异或门用于异或所述第二路的累加和的第x位与第(x+1)位；

所述第二检测单元用于检测所述异或门的异或结果是否有效，并在所述异或结果有效时使能所述第二脉冲生成器产生电能脉冲。

其中，所述频率选择值可由用户设置，用于调节所述第一脉冲产生模块304和所述第二脉冲产生模块403产生的电能脉冲的输出频率，即所述第一脉冲产生模块304产生的电能脉冲的输出频率等于所述频率选择值，所述第二脉冲产生模块403产生的电能脉冲的输出频率等于所述频率选择值；

为了适应不同的应用环境，同样的输入信号下，不同的频率选择值选择输出不同输出频率的电能脉冲；

x为正整数，且与所述频率选择值对应，当频率选择值不同时，x的取值不同，频率选择值越高，即所需电能脉冲输出的越快，x取值就越小，x的取值每减少1，频率选择值就加快一倍，用户可以根据自己的需要结合频率选择值自行设置x的值。

本实施例的电能脉冲产生方法及装置采用更简化的算法，更简单结构，实现了整个累加过程能量不丢失，保证计量的准确性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。