[發(fā)明專利]一種電子儀表饋電感應(yīng)反饋回路的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910971448.0
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN112731795A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮曉東;李二文
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州因曼吉科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 蘇州通途佳捷專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32367
• 代理人: 翁德億

1.一種電子儀表饋電感應(yīng)反饋回路的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括設(shè)計(jì)由滿足最大系統(tǒng)響應(yīng)時間約束的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）和數(shù)字運(yùn)算器（3）組成的數(shù)字化反饋回路，以及設(shè)計(jì)運(yùn)行于所述數(shù)字運(yùn)算器（3）上的反饋算法，以替代傳統(tǒng)的模擬線性代或非線性反饋電路，從而實(shí)現(xiàn)饋電端電壓根據(jù)感應(yīng)端信號幅度反方向?qū)崟r調(diào)整補(bǔ)償饋電線纜的損耗，使得儀表施加在目標(biāo)端的信號幅度達(dá)到設(shè)定值，同時規(guī)避吉布斯振鈴現(xiàn)象的風(fēng)險；其中，

所述饋電端是指儀表的功率信號輸出端；

所述感應(yīng)端是指儀表用于感應(yīng)儀表實(shí)際施加到目標(biāo)端信號幅度的儀表感應(yīng)輸入端口；

所述傳統(tǒng)的模擬線性代或者非線性反饋電路是指以饋電端和反饋端的信號幅度為輸入的誤差放大器以及到從誤差放大器的輸出到饋電端輸出幅度設(shè)定端的線性或者非線性反饋電路；

所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）負(fù)責(zé)將采集到的感應(yīng)端的電流或電壓模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并將該數(shù)字信號輸入給所述數(shù)字運(yùn)算器（3）；

所述反饋算法是指根據(jù)感應(yīng)端信號幅度模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號和目標(biāo)端的目標(biāo)值的差值決定數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)值的算法；

所述數(shù)字運(yùn)算器（3）負(fù)責(zé)利用所述反饋算法，將所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）輸入的數(shù)字信號和目標(biāo)端設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較，計(jì)算兩者的差值，并根據(jù)差值產(chǎn)生輸入所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）的數(shù)字值；

所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）負(fù)責(zé)將所述數(shù)字運(yùn)算器（3）輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)化為模擬信號，以用于設(shè)定為所述饋電端的輸出信號驅(qū)動電路的輸出；

所述最大系統(tǒng)響應(yīng)時間約束是指整個饋電感應(yīng)反饋回路的響應(yīng)時間必須要小于某一約束值的要求，以滿足目標(biāo)端的最大瞬間信號波動小于某一幅度；

所述信號是指電流或者電壓信號；

該數(shù)字化設(shè)計(jì)方法的具體步驟如下：

設(shè)計(jì)反饋回路

將所述感應(yīng)端與一個所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）的輸入端信號連接，然后將該個所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）的輸出端與一個所述數(shù)字運(yùn)算器（3）的輸入端信號連接，接著將該個所述數(shù)字運(yùn)算器（3）的輸出端與一個所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）的輸入端信號連接，最后將該個所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）的輸出端與所述饋電端的輸出信號驅(qū)動電路信號連接，從而構(gòu)成一個完整的數(shù)字化反饋電路；

設(shè)計(jì)反饋算法

根據(jù)需要設(shè)定的目標(biāo)信號的特征設(shè)計(jì)出不同的計(jì)算模型和反饋算法，使得該反饋算法能夠根據(jù)感應(yīng)端信號幅度模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號數(shù)值和目標(biāo)端所設(shè)定的目標(biāo)值的差值實(shí)時計(jì)算出所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）的輸入數(shù)值，從而有效規(guī)避模擬反饋電路出現(xiàn)的吉布斯振鈴現(xiàn)象，并保證信號的精度；

3）設(shè)計(jì)系統(tǒng)響應(yīng)時間

將從所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）的采樣時間點(diǎn)到所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）輸出相應(yīng)電壓的建立時間點(diǎn)之間的時間間隔算作整個數(shù)字化反饋電路的系統(tǒng)響應(yīng)時間Ts，并且使得所述系統(tǒng)響應(yīng)時間Ts不能大于整個數(shù)字化反饋電路的最大系統(tǒng)響應(yīng)時間TsMax，所述最大系統(tǒng)響應(yīng)時間TsMax為一個特定的閾值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子儀表饋電感應(yīng)反饋回路的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：在所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）的速率設(shè)計(jì)上，其最低的采樣率應(yīng)滿足可接受最大瞬時偏差控制的要求，即在最大的目標(biāo)負(fù)載變化速率的和最大饋電線纜電抗的假設(shè)下，在一個采樣周期內(nèi)目標(biāo)負(fù)載的最大變化在最大饋電線電抗上產(chǎn)生的信號波動幅度應(yīng)小于控制目標(biāo)的要求。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子儀表饋電感應(yīng)反饋回路的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述系統(tǒng)響應(yīng)時間Ts包括所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（1）的模數(shù)轉(zhuǎn)換時間、所述數(shù)字運(yùn)算器（3）的運(yùn)算時間、所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）的數(shù)模轉(zhuǎn)換時間以及所述高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（2）后段的功率放大器的時間延遲。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子儀表饋電感應(yīng)反饋回路的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述最大系統(tǒng)響應(yīng)時間TsMax為一個特定的閾值，該閾值取決于最大負(fù)載變化速率和可接受的目標(biāo)端信號的最大瞬時波動。