[發明專利]一種電子儀表饋電感應反饋回路的數字化設計方法

在審

• 申請號: 201910971448.0
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN112731795A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 馮曉東;李二文
• 申請（專利權）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所(普通合伙) 32367
• 代理人: 翁德億

本發明公開了一種電子儀表饋電感應反饋回路的數字化設計方法，包括設計由滿足最大系統響應時間約束的高速模數轉換器、高速數模轉換器和數字運算器組成的數字化反饋回路，以及設計運行于所述數字運算器上的反饋算法，以替代傳統的模擬線性代或非線性反饋電路，從而實現饋電端電壓根據感應端信號幅度反方向實時調整補償饋電線纜的損耗，使得儀表施加在目標端的信號幅度達到設定值，同時規避吉布斯振鈴現象的風險。

技術領域

本發明屬于供電儀表領域，涉及一種用于儀表功率輸出的饋電端和感應端之間的反饋鏈路，具體涉及一種電子儀表饋電感應反饋回路的數字化設計方法。

背景技術

對于供電電源類儀表或者功率信號發生器而言，其輸出的電壓要經過供電線纜施加到被供電的對象上。由于供電電纜有電抗，當被供電對象的載荷電流變化時， 會導致在供電線纜上的電壓降發生變化， 從而導致了施加在供電電源上的電壓的于期望值的差異。為解決此類由于供電線纜和負載變化而導致的施加在供電對象上的電壓的波動，供電儀表在每個輸出回路端口會額外增加一條感應線纜來感應實際施加到供電對象上的電壓，電源感應線的輸入為高阻態，可以認為電源感應端的輸入電壓和施加到供電對象端的電壓精確相等。儀表在感知到施加在供電對象端的電壓后，根據感應端電壓與需要施加在供電對象的目標電壓的差值再改變儀表的輸出端的電壓，以補償在供電線纜上的電壓損耗，從而使得施加在供電對象端的電壓和目標設定值相同，并且不會隨著負載的變化而波動。從感應端電壓到輸出端電壓的變化的過程是一個負反饋的過程。

傳統儀表在輸出級使用模擬電路來實現從感應信號到輸出信號的負反饋機制，但是對于任何一個模擬電路，其實際的輸帶寬都是有限的，因此在對待供電對象上電過程中，會出現電壓超出設定值的吉布斯上過沖現象，在對待供電對象去電壓的過程中會產生電壓低于0 伏吉布斯下沖現象。在某些情況下，這些吉布斯過沖可能會造成待供電對象本身的損壞，因此在實際使用這些采用模擬電路實現輸出級穩壓負反饋的儀表時，使用者需要仔細調整上下電的波形的斜率以避免吉布斯現象的發生。

隨著半導體技術的日益發展和進步，高速數模轉換和模數轉換元器件及FPGA器件的價格不但越來越低，其轉換速率也越來越高，因此利用數字電路來替代傳統電源設計中的模擬電路在成本上變得可以接受。在采用數字電路替代模擬電路后，可以通過設計適當的反饋算法來避免傳統模擬反饋難以避免的振鈴現象。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出了一種電子儀表饋電感應反饋回路的數字化設計方法，采用高速的模數和數模轉換器件及實時數字運算處理器件來代替傳統的模擬誤差放大器及反饋電路，通過設計數字負反饋的算法，改變饋電端的信號，補償饋電線路的損耗，以達到使負載端信號穩定在期望值，同時避免吉布斯振鈴現象的目的。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種電子儀表饋電感應反饋回路的數字化設計方法，包括設計由滿足最大系統響應時間約束的高速模數轉換器、高速數模轉換器和數字運算器組成的數字化反饋回路，以及設計運行于所述數字運算器上的反饋算法，以替代傳統的模擬線性代或非線性反饋電路，從而實現饋電端電壓根據感應端信號幅度反方向實時調整補償饋電線纜的損耗，使得儀表施加在目標端的信號幅度達到設定值，同時規避吉布斯振鈴現象的風險；其中，

所述饋電端是指儀表的功率信號輸出端；

所述感應端是指儀表用于感應儀表實際施加到目標端信號幅度的儀表感應輸入端口；

所述傳統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定端的線性或者非線性反饋電路；

所述高速模數轉換器負責將采集到的感應端的電流或電壓模擬信號轉化為數字信號，并將該數字信號輸入給所述數字運算器；

所述反饋算法是指根據感應端信號幅度模數轉換的數字信號和目標端的目標值的差值決定數模轉換器輸入數值的算法；