[發(fā)明專(zhuān)利]消除交流電源輸出周期對(duì)稱(chēng)波形中直流分量的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111302838.2
• 申請(qǐng)日: 2021-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113746310B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 艾樂(lè)德電子（南京）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/12
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/12;G01R19/25
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了消除交流電源輸出周期對(duì)稱(chēng)波形中直流分量的裝置及方法，該裝置包括信號(hào)發(fā)生單元、DC控制單元、DC采樣電路、環(huán)路控制單元和功率單元，所述信號(hào)發(fā)生單元用于發(fā)出交流電源的過(guò)零點(diǎn)和周期信息，所述DC控制單元根據(jù)交流電源的過(guò)零點(diǎn)和周期信息，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)控制DC采樣電路采樣實(shí)際輸出信號(hào)，獲取整周期的直流分量，并將直流分量送入環(huán)路控制單元；所述環(huán)路控制單元用于修正控制量，逐漸去除波形中的直流分量，通過(guò)功率單元輸出，形成一個(gè)慢速的閉環(huán)控制，最終將輸出波形的直流分量消除穩(wěn)定在一個(gè)很小的數(shù)量級(jí)上，提高了交流電源的輸出精度和準(zhǔn)確度，避免了交流信號(hào)中混有的直流成分帶來(lái)的嚴(yán)重后果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交流電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及消除交流電源輸出周期對(duì)稱(chēng)波形中的直流分量的裝置及方法。

背景技術(shù)

日常情況中，交流電源輸出周期性對(duì)稱(chēng)波形時(shí)，由于硬件電路，控制環(huán)路的計(jì)算精度和數(shù)據(jù)的量化誤差等影響下，常常輸出的波形中正波形和負(fù)波形不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致產(chǎn)生了直流分量，且這種直流偏置噪聲不是一個(gè)固定值，會(huì)隨著頻率和環(huán)境等因素改變，影響交流電源的輸出精度和準(zhǔn)確度。同時(shí)在一些實(shí)際的交流源應(yīng)用中，交流信號(hào)中混有的直流成分會(huì)帶來(lái)的后果較為嚴(yán)重，所以我們希望尋求一種自適應(yīng)強(qiáng)，高效快速的方法，消除交流源輸出周期對(duì)稱(chēng)波形中的直流分量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上現(xiàn)有問(wèn)題，本發(fā)明提出的消除交流電源輸出周期對(duì)稱(chēng)波形中的直流分量的裝置及方法，消除了交流源輸出周期對(duì)稱(chēng)波形中的直流分量，提高了交流電源的輸出精度和準(zhǔn)確度。

為達(dá)成上述功能，本發(fā)明公開(kāi)的消除交流電源輸出周期對(duì)稱(chēng)波形中的直流分量的裝置所采用的技術(shù)方案如下：

消除交流電源輸出周期對(duì)稱(chēng)波形中直流分量的裝置，包括：信號(hào)發(fā)生單元、DC控制單元、DC采樣電路、環(huán)路控制單元和功率單元，

所述信號(hào)發(fā)生單元用于發(fā)出交流電源的過(guò)零點(diǎn)和周期信息，所述信號(hào)發(fā)生單元分別與DC控制單元和環(huán)路控制單元相連接；

所述DC控制單元根據(jù)交流電源的過(guò)零點(diǎn)和周期信息，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)控制DC采樣電路采樣實(shí)際輸出信號(hào)，獲取整周期的直流分量，并將直流分量送入環(huán)路控制單元；

所述環(huán)路控制單元用于修正控制量，逐漸去除波形中的直流分量，通過(guò)功率單元輸出信號(hào)發(fā)生單元輸出的目標(biāo)設(shè)定值波形，形成一個(gè)慢速的閉環(huán)控制，最終將輸出波形的直流分量消除或者穩(wěn)定在閾值范圍內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述DC采樣電路由一個(gè)積分單元和ADC采樣電路組成，所述積分單元由運(yùn)算放大器、電容、開(kāi)關(guān)和電阻組成。

進(jìn)一步地，為了保護(hù)電路不損壞，在沒(méi)有直流分量的情況下，積分單元獲取的最大峰值的計(jì)算公式如下：

，

其中，Vmax:電源設(shè)備能輸出的最大瞬時(shí)峰值電壓，sin(wt):電源設(shè)備能輸出的最小頻率的交流正弦波形，T : 電源設(shè)備能輸出的最小周期，Rs:運(yùn)放電路中的電阻值，Cf:運(yùn)放電路中的反饋電容值。

進(jìn)一步地，所述DC控制單元控制積分單元獲取直流分量值過(guò)程包括快速過(guò)程、慢速過(guò)程和消除過(guò)程，其中，

快速過(guò)程：電源設(shè)備剛輸出ON信號(hào)，波形開(kāi)始輸出時(shí)，由于此時(shí)直流分量很大，盡量縮短積分時(shí)間，最快的情況下，控制積分一個(gè)波形周期獲取直流分量，直流分量降低到一定的閾值后，控制進(jìn)入慢速過(guò)程；

慢速過(guò)程：波形穩(wěn)定且直流分量低于一定的閾值時(shí)，延長(zhǎng)積分時(shí)間；

消除過(guò)程：當(dāng)波形運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生波形頻率變換、波形幅值變化或ON/OFF信號(hào)變化，DC控制單元丟棄積分單元獲取直流分量值，并控制復(fù)位信號(hào)至DC采樣電路，積分單元到波形的過(guò)零信號(hào)再重新開(kāi)始積分。

進(jìn)一步地，所述環(huán)路控制單元消除直流分量處理為：

，