[發明專利]一種高精度反饋控制與測量電路

有效

• 申請號: 201410482672.0
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104300986B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 艾吉斯;曹彬;褚旭
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技有限公司
• 主分類號: H03M3/00
• 分類號: H03M3/00;G01R19/25
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李儀萍

本發明提供一種高精度反饋控制與測量電路，包括：調整輸出電壓的電力電子變換器；連接于所述電力電子變換器，用于反饋信號的高精度傳感器；用于將反饋信號與參考信號相減的誤差計算器；對所述誤差信號進行放大的高精度運算放大器；用于進行將所述高精度運算放大器的輸出信號轉換為數字信號的高精度模數轉換器；以及根據所述高精度模數轉換器輸出信號及所述數字參考信號產生所述電力電子變換單元控制信號的控制器。本發明的測量分辨率及控制精度可達ppm量級，遠遠高于現有技術中的高精度反饋控制與測量電路；此外，本發明的反饋信號不受限于直流信號，任意波形均可以實現極高的測量分辨率和控制精度。

技術領域

本發明涉及電力電子控制領域，特別是涉及一種高精度反饋控制與測量電路。

背景技術

電力電子技術是21世紀應用最廣泛的技術之一，隨著電力電子技術在國民經濟中的作用不斷增強，電力電子技術的發展也非常迅速。因此，對電力電子系統性能、可靠性等要求愈來愈高。

為了能更好的提高電力電子系統的性能和可靠性，在某些電力電子變換器中，需要對電力電子變換器的輸出電量進行超高精度的反饋控制，同時，需要實現超高動態范圍信號的測量，測量的分辨率甚至需要達到ppm(百萬分之一)量級，這是普通的反饋控制與測量電路所無法實現的，也是本領域需要解決的一項技術難題。

現有技術中為了解決這一技術難題，提出了如下圖1所示的高精度反饋控制與測量電路1，所述高精度反饋控制與測量電路1包括功率變換器11；連接于所述功率變換器11的高精度傳感器12；連接于所述高精度傳感器12的高精度運算放大器13；連接于所述高精度運算放大器13的高精度模數轉換器14(Analog to Digital Converter，ADC)；連接于所述高精度模數轉換器14的加法器15；以及連接于所述加法器15的控制器16。所述高精度傳感器12對所述功率變換器11輸出信號進行測量并反饋至所述高精度運算放大器13，所述高精度運算放大器13對所述高精度傳感器12輸出的反饋信號S_fdb進行放大；再送入所述高精度模數轉換器14中進行模擬信號到數字信號的轉換，然后將數字的反饋信號S_fdb和數字參考信號S_ref相減得到數字誤差信號所述數字誤差信號在數字域得到；所述控制器16根據所述數字誤差信號和數字參考信號S_ref產生控制所述功率變換器11的控制信號，以此達到控制所述功率變換器11的目標。

上述高精度反饋控制與測量電路能大大提高控制精度和測量分辨率，但是仍然存在兩個問題：

1、上述高精度反饋控制與測量電路的控制精度和測量分辨率完全依賴于所述高精度ADC的轉換精度，而所述高精度ADC的轉換精度一般做到16位，因此所述高精度反饋控制與測量電路很難做到ppm量級；就算所述高精度ADC的轉換精度再往上提高，分辨率也不高。

2、倘若反饋信號為直流信號，可以在所述高精度運算放大器的同相輸入端串聯電容，簡單的使用AC耦合的方式將偏置濾掉，經過所述高精度運算放大器的放大之后即可以觀察到信號的細節，但是，在信號為任意波形的情況下，AC耦合的方法就失去效果了，普適性不高。

因此，如何在提高反饋控制與測量電路的控制精度和測量分辨率的同時，提高反饋控制與測量電路的普適性已成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高精度反饋控制與測量電路，用于解決現有技術中電力電子系統中反饋控制與測量電路的控制精度和測量分辨率低、普適性差等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種高精度反饋控制與測量電路，所述高精度反饋控制與測量電路至少包括：

電力電子變換器、高精度傳感器、誤差計算器、高精度數模轉換器、高精度運算放大器、高精度模數轉換器以及控制器；