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太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路的制作方法

文檔序號(hào):10746127閱讀:234來(lái)源:國(guó)知局
太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路,包括:電壓源,其輸出端連接負(fù)載,給負(fù)載供電;偏置電阻Rdummy_load,與所述負(fù)載并聯(lián);模數(shù)轉(zhuǎn)換器,連接電壓源的輸出端;數(shù)字處理單元,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器;以及恒流負(fù)載,接地,連接偏置電阻Rdummy_load的輸出端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器;本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,控制方式簡(jiǎn)單,并且實(shí)現(xiàn)真正的開(kāi)路,提高了開(kāi)路電壓的精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電壓控制領(lǐng)域,尤其涉及電流型輸出的太陽(yáng)陣模擬器開(kāi)路電壓控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于線性方案實(shí)現(xiàn)的太陽(yáng)能陣列模擬器,為了滿(mǎn)足設(shè)定的開(kāi)路電壓輸出,已有的控制方法有在輸出端添加額外的電壓內(nèi)環(huán),讓模擬器的輸出端電壓和電流信息均參與控制,從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)路電壓可調(diào)穩(wěn)定輸出的目的;另外一種方法則是在不同的設(shè)定開(kāi)路電壓條件下,通過(guò)時(shí)時(shí)改變電流源供電的母線電平值,來(lái)實(shí)現(xiàn)期望開(kāi)路電壓輸出的目的。
[0003]采用添加電壓內(nèi)環(huán)的控制方式需要數(shù)字控制單元采樣多個(gè)模擬量信號(hào)參與數(shù)字閉環(huán),從而降低了模擬器整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能,并且控制方式比較復(fù)雜。采用改變母線電平的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)路電壓連續(xù)可調(diào)的方法,不能使電流源做到完全意義上的開(kāi)路狀態(tài),即模擬器在帶載很輕時(shí)等效為近似開(kāi)路狀態(tài),并且采用該種控制方式需要提供功率母線電平的電源輸出大范圍連續(xù)可調(diào)的高精度電壓輸出,輸出開(kāi)路電壓的精度取決于可調(diào)母線電源的輸出電壓精度,從而導(dǎo)致輸出開(kāi)路電壓的精度特性不夠理想。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制方式簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)真正的開(kāi)路,提高開(kāi)路電壓的精度。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路,包括:
[0006]電壓源,其輸出端連接負(fù)載,給負(fù)載供電;
[0007]偏置電阻Rd_y—lQad,位于所述電壓源和負(fù)載之間,與所述負(fù)載并聯(lián);
[0008]模數(shù)轉(zhuǎn)換器,連接電壓源的輸出端,采集所述輸出端的輸出電壓,經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出電壓數(shù)字信號(hào);
[0009]數(shù)字處理單元,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器,將所述電壓數(shù)字信號(hào)處理后,輸出目標(biāo)工作電流數(shù)字基準(zhǔn)值;
[0010]數(shù)模轉(zhuǎn)換器,連接數(shù)字處理單元,將目標(biāo)工作電流數(shù)字基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換成目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值;以及
[0011 ]恒流負(fù)載,接地,連接偏置電阻Rd_y—lQad的輸出端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器,在目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值的控制下,恒定流經(jīng)偏置電阻RdUMy—i—的電流和對(duì)外輸出電流總和;
[0012]其中,所述數(shù)字處理單元包括:
[0013]第一運(yùn)算器,分別連接存儲(chǔ)器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器,將接收到的電壓數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器中的1-V數(shù)據(jù)表格,查到負(fù)載的工作電流基準(zhǔn)值;
[0014]存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)有1-V數(shù)據(jù)表格;
[0015]第二運(yùn)算器,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器,接收所述電壓數(shù)字信號(hào),計(jì)算后輸出偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值;以及
[0016]加法器,連接第一運(yùn)算器和第二運(yùn)算器,將所述負(fù)載的工作電流基準(zhǔn)值和所述偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值求和,輸出目標(biāo)輸出工作電流基準(zhǔn)值到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0017]將太陽(yáng)陣模擬器輸出端電壓進(jìn)行采樣后,通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將輸出端電壓采樣信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓數(shù)字信號(hào),該電壓數(shù)字信號(hào)需要完成兩個(gè)部分內(nèi)容,其一是進(jìn)行1-V工作基準(zhǔn)表格查找,給出當(dāng)前工作點(diǎn)條件下的所需負(fù)載的工作電流基準(zhǔn)值;其二部分功能是通過(guò)第二運(yùn)算器的計(jì)算,得到并聯(lián)添加的偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值;并且將負(fù)載的工作電流基準(zhǔn)值和偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值進(jìn)行數(shù)字求和,得到恒流負(fù)載工作的目標(biāo)輸出工作電流基準(zhǔn)值;最終通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電器轉(zhuǎn)換,給出恒流負(fù)載的目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值。在開(kāi)路條件下,負(fù)載沒(méi)有電流經(jīng)過(guò),負(fù)載兩端也沒(méi)有電壓,只有電流從偏置電阻Rdummy-1ciad中流過(guò),因此,輸出端電壓米樣信號(hào)的就是偏置電阻Rdummy—load的電壓信號(hào),由于開(kāi)路時(shí),模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端的總電流就是流經(jīng)偏置電阻RdUmmy—lciad的電流,也是流過(guò)恒流負(fù)載的電流,控制了流過(guò)恒流負(fù)載的電流,也就控制了偏置電阻RdlmyjCiad的電流,偏置電阻RdUMy—1。3(1的阻值是固定了,因此最終就控制了偏置電阻RdUmy—Uiad兩端的電壓,即太陽(yáng)陣模擬器電壓源輸出端的開(kāi)路電壓。
[0018]本實(shí)用新型僅僅在太陽(yáng)陣模擬器的電壓源輸出端并聯(lián)了一個(gè)偏置電阻,然后通過(guò)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換,結(jié)合恒流負(fù)載,實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制。電路結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,控制方式簡(jiǎn)單,并且實(shí)現(xiàn)真正的開(kāi)路,提高了開(kāi)路電壓的精度。
[0019]進(jìn)一步地,所述恒流負(fù)載包括:
[0020]第一數(shù)字放大器Al,正極連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器,負(fù)極連接MOS管的源極,輸出端連接MOS管的柵極;
[0021 ] MOS管,漏極連接偏置電阻Rdummy-1ciat^輸出端;以及
[0022]恒流電阻RS,輸入端了連接MOS管的源極,輸出端接地。
[0023]數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過(guò)目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值控制第一數(shù)字放大器Al,最終控制了進(jìn)入MOS管漏極的電流。
[0024]進(jìn)一步地,模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過(guò)差分采樣電路連接電壓源的輸出端;所述差分采樣電路包括:
[0025]第二數(shù)字放大器A2,輸出端連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器,正極連接第二電阻R2,負(fù)極連接第三電阻R3;
[0026]第一電阻辦,一端接地,另一端連接第二數(shù)字放大器A2的正極;
[0027]第二電阻他,連接電壓源的輸出端;
[0028]第三電阻R3,連接電壓源的輸出端;以及
[0029]第四電阻R4,連接第二數(shù)字放大器A2的負(fù)極和輸出端。
[0030]有益效果:本實(shí)用新型在線性電流源方案的基礎(chǔ)上通過(guò)在太陽(yáng)陣模擬器輸出端添加假負(fù)載的偏置電阻Rdimy-1ciad,并且通過(guò)數(shù)字處理器同時(shí)修正恒流負(fù)載的目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值,如此可以滿(mǎn)足電流型太陽(yáng)陣模擬器可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的開(kāi)路工況,并且滿(mǎn)足較高的輸出開(kāi)路電壓精度。該方法實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單,直接采用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn),并且不影響原來(lái)的數(shù)字1-V電流閉環(huán),保證了太陽(yáng)陣模擬器輸出較高的動(dòng)態(tài)特性;省去了數(shù)字處理器進(jìn)行負(fù)載電壓內(nèi)環(huán)的閉環(huán)設(shè)計(jì),并且較簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)輸出開(kāi)路電壓的精度。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)不意圖;
[0032]圖2是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖中標(biāo)記:1_電壓源;2-負(fù)載;3-模數(shù)轉(zhuǎn)換器;4-數(shù)字處理單元;5-存儲(chǔ)器;6-第一運(yùn)算器;7-第二運(yùn)算器;8-加法器;9-數(shù)模轉(zhuǎn)換器;10-恒流負(fù)載。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖,對(duì)本實(shí)用新型的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0035]結(jié)合圖1和圖2,太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路,包括:
[0036]電壓源I,其輸出端連接負(fù)載2,給負(fù)載2供電;
[0037]偏置電阻Rdl?y—lciad,位于所述電壓源I和負(fù)載2之間,與所述負(fù)載2并聯(lián);
[0038]模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,連接電壓源I的輸出端,采集所述輸出端的輸出電壓,經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出電壓數(shù)字信號(hào);
[0039]數(shù)字處理單元4,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,將所述電壓數(shù)字信號(hào)處理后,輸出目標(biāo)工作電流數(shù)字基準(zhǔn)值;
[0040]數(shù)模轉(zhuǎn)換器9,連接數(shù)字處理單元4,將目標(biāo)工作電流數(shù)字基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換成目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值;以及
[0041 ]恒流負(fù)載10,接地,連接偏置電阻RdummyjCiat^輸出端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器9,在目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值的控制下,恒定流經(jīng)偏置電阻RdU?y—i—的電流和對(duì)外輸出電流總和;
[0042]其中,所述數(shù)字處理單元4包括:
[0043]第一運(yùn)算器6,分別連接存儲(chǔ)器5和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,將接收到的電壓數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器5中的1-V數(shù)據(jù)表格,查到負(fù)載2的工作電流基準(zhǔn)值;
[0044]存儲(chǔ)器5,存儲(chǔ)有1-V數(shù)據(jù)表格;
[0045]第二運(yùn)算器7,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,接收所述電壓數(shù)字信號(hào),計(jì)算后輸出偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值;以及
[0046]加法器8,連接第一運(yùn)算器6和第二運(yùn)算器7,將所述負(fù)載2的工作電流基準(zhǔn)值和所述偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值求和,輸出目標(biāo)輸出工作電流基準(zhǔn)值到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器9。
[0047]將太陽(yáng)陣模擬器輸出端電壓進(jìn)行采樣后,通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器3將輸出端電壓采樣信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓數(shù)字信號(hào),該電壓數(shù)字信號(hào)需要完成兩個(gè)部分內(nèi)容,其一是進(jìn)行1-V工作基準(zhǔn)表格查找,給出當(dāng)前工作點(diǎn)條件下的所需負(fù)載2的工作電流基準(zhǔn)值;其二部分功能是通過(guò)第二運(yùn)算器7的計(jì)算,得到并聯(lián)添加的偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值;并且將負(fù)載2的工作電流基準(zhǔn)值和偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值進(jìn)行數(shù)字求和,得到恒流負(fù)載10工作的目標(biāo)輸出工作電流基準(zhǔn)值;最終通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換電器轉(zhuǎn)換,給出恒流負(fù)載10的目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值。在開(kāi)路條件下,負(fù)載2沒(méi)有電流經(jīng)過(guò),負(fù)載2兩端也沒(méi)有電壓,只有電流從偏置電阻Rdu^y—kd中流過(guò),因此,輸出端電壓采樣信號(hào)的就是偏置電阻Rd_y—lciad的電壓信號(hào),由于開(kāi)路時(shí),模數(shù)轉(zhuǎn)換器3輸出端的總電流就是流經(jīng)偏置電阻Rdummy-1ciat^電流,也是流過(guò)恒流負(fù)載1的電流,控制了流過(guò)恒流負(fù)載10的電流,也就控制了偏置電阻RdmyjCiad的電流,偏置電阻R<k?y—1。3(1的阻值是固定了,因此最終就控制了偏置電阻Rd_y—id兩端的電壓,即太陽(yáng)陣模擬器電壓源I輸出端的開(kāi)路電壓。
[0048]本實(shí)用新型僅僅在太陽(yáng)陣模擬器的電壓源I輸出端并聯(lián)了一個(gè)偏置電阻,然后通過(guò)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換,結(jié)合恒流負(fù)載10,實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制。電路結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,控制方式簡(jiǎn)單,并且實(shí)現(xiàn)真正的開(kāi)路,提高了開(kāi)路電壓的精度。
[0049]結(jié)合圖2,所述恒流負(fù)載10包括:
[0050]第一數(shù)字放大器Al,正極連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器9,負(fù)極連接MOS管的源極,輸出端連接MOS管的柵極;
[0051 ] MOS管,漏極連接偏置電阻Rdummy-1ciat^輸出端;以及
[0052]恒流電阻RS,輸入端了連接MOS管的源極,輸出端接地。
[0053]數(shù)模轉(zhuǎn)換器9通過(guò)目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值控制第一數(shù)字放大器Al,最終控制了進(jìn)入MOS管漏極的電流。
[0054]結(jié)合圖2,模數(shù)轉(zhuǎn)換器3通過(guò)差分采樣電路連接電壓源I的輸出端;所述差分采樣電路包括:
[0055]第二數(shù)字放大器A2,輸出端連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3,正極連接第二電阻R2,負(fù)極連接第三電阻R3;
[0056]第一電阻辦,一端接地,另一端連接第二數(shù)字放大器A2的正極;
[0057]第二電阻他,連接電壓源I的輸出端;
[0058]第三電阻R3,連接電壓源I的輸出端;以及
[0059]第四電阻R4,連接第二數(shù)字放大器A2的負(fù)極和輸出端。
[0060]本實(shí)用新型在線性電流源方案的基礎(chǔ)上通過(guò)在太陽(yáng)陣模擬器輸出端添加假負(fù)載的偏置電阻Rdummy-1ciad,并且通過(guò)數(shù)字處理器同時(shí)修正恒流負(fù)載10的目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值,如此可以滿(mǎn)足電流型太陽(yáng)陣模擬器可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的開(kāi)路工況,并且滿(mǎn)足較高的輸出開(kāi)路電壓精度。該方法實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單,直接采用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn),并且不影響原來(lái)的數(shù)字1-V電流閉環(huán),保證了太陽(yáng)陣模擬器輸出較高的動(dòng)態(tài)特性;省去了數(shù)字處理器進(jìn)行負(fù)載2電壓內(nèi)環(huán)的閉環(huán)設(shè)計(jì),并且較簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)輸出開(kāi)路電壓的精度。
[0061]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明,不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下,還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路,其特征在于,包括: 電壓源,其輸出端連接負(fù)載,給負(fù)載供電; 偏置電阻Rdu^y—hd,位于所述電壓源和負(fù)載之間,與所述負(fù)載并聯(lián); 模數(shù)轉(zhuǎn)換器,連接電壓源的輸出端,采集所述輸出端的輸出電壓,經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出電壓數(shù)字信號(hào); 數(shù)字處理單元,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器,將所述電壓數(shù)字信號(hào)處理后,輸出目標(biāo)工作電流數(shù)字基準(zhǔn)值; 數(shù)模轉(zhuǎn)換器,連接數(shù)字處理單元,將目標(biāo)工作電流數(shù)字基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換成目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值;以及 恒流負(fù)載,接地,連接偏置電阻Rdummy-1ciat^輸出端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器,在目標(biāo)工作電流模擬基準(zhǔn)值的控制下,恒定流經(jīng)偏置電阻RdU?y—1—的電流和對(duì)外輸出電流總和; 其中,所述數(shù)字處理單元包括: 第一運(yùn)算器,分別連接存儲(chǔ)器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器,將接收到的電壓數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器中的1-V數(shù)據(jù)表格,查到負(fù)載的工作電流基準(zhǔn)值; 存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)有1-V數(shù)據(jù)表格; 第二運(yùn)算器,連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器,接收所述電壓數(shù)字信號(hào),計(jì)算后輸出偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值;以及 加法器,連接第一運(yùn)算器和第二運(yùn)算器,將所述負(fù)載的工作電流基準(zhǔn)值和所述偏置電阻的偏置電流基準(zhǔn)值求和,輸出目標(biāo)輸出工作電流基準(zhǔn)值到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路,其特征在于,所述恒流負(fù)載包括: 第一數(shù)字放大器Al,正極連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器,負(fù)極連接MOS管的源極,輸出端連接MOS管的柵極; MOS管,漏極連接偏置電阻Rd_y—i—的輸出端;以及 恒流電阻Rs,輸入端了連接MOS管的源極,輸出端接地。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)陣模擬器的開(kāi)路電壓控制電路,其特征在于,模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過(guò)差分采樣電路連接電壓源的輸出端;所述差分采樣電路包括: 第二數(shù)字放大器A2,輸出端連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器,正極連接第二電阻R2,負(fù)極連接第三電阻R3; 第一電阻辦,一端接地,另一端連接第二數(shù)字放大器A2的正極; 第二電阻R2,連接電壓源的輸出端; 第三電阻R3,連接電壓源的輸出端;以及 第四電阻R4,連接第二數(shù)字放大器A2的負(fù)極和輸出端。
【文檔編號(hào)】G05F1/10GK205427679SQ201620168096
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】張東來(lái), 金珊珊, 王超
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
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