一种高精度反馈控制与测量电路制造技术

本发明专利技术提供一种高精度反馈控制与测量电路，包括：调整输出电压的电力电子变换器；连接于所述电力电子变换器，用于反馈信号的高精度传感器；用于将反馈信号与参考信号相减的误差计算器；对所述误差信号进行放大的高精度运算放大器；用于进行将所述高精度运算放大器的输出信号转换为数字信号的高精度模数转换器；以及根据所述高精度模数转换器输出信号及所述数字参考信号产生所述电力电子变换单元控制信号的控制器。本发明专利技术的测量分辨率及控制精度可达ppm量级，远远高于现有技术中的高精度反馈控制与测量电路；此外，本发明专利技术的反馈信号不受限于直流信号，任意波形均可以实现极高的测量分辨率和控制精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种高精度反馈控制与测量电路，包括：调整输出电压的电力电子变换器；连接于所述电力电子变换器，用于反馈信号的高精度传感器；用于将反馈信号与参考信号相减的误差计算器；对所述误差信号进行放大的高精度运算放大器；用于进行将所述高精度运算放大器的输出信号转换为数字信号的高精度模数转换器；以及根据所述高精度模数转换器输出信号及所述数字参考信号产生所述电力电子变换单元控制信号的控制器。本专利技术的测量分辨率及控制精度可达ppm量级，远远高于现有技术中的高精度反馈控制与测量电路；此外，本专利技术的反馈信号不受限于直流信号，任意波形均可以实现极高的测量分辨率和控制精度。【专利说明】一种高精度反馈控制与测量电路
本专利技术涉及电力电子控制领域，特别是涉及一种高精度反馈控制与测量电路。
技术介绍
电力电子技术是21世纪应用最广泛的技术之一，随着电力电子技术在国民经济 中的作用不断增强，电力电子技术的发展也非常迅速。因此，对电力电子系统性能、可靠性 等要求愈来愈高。 为了能更好的提高电力电子系统的性能和可靠性，在某些电力电子变换器中，需 要对电力电子变换器的输出电量进行超高精度的反馈控制，同时，需要实现超高动态范围 信号的测量，测量的分辨率甚至需要达到ppm(百万分之一）量级，这是普通的反馈控制与 测量电路所无法实现的，也是本领域需要解决的一项技术难题。 现有技术中为了解决这一技术难题，提出了如下图1所示的高精度反馈控制与测 量电路1，所述高精度反馈控制与测量电路1包括功率变换器11 ;连接于所述功率变换器 11的高精度传感器12 ;连接于所述高精度传感器12的高精度运算放大器13 ;连接于所述 闻精度运算放大器I3的尚精度模数转换器14 (Analog to Digital Converter，ADC);连接 于所述高精度模数转换器14的加法器15 ;以及连接于所述加法器15的控制器16。所述 高精度传感器12对所述功率变换器11输出信号进行测量并反馈至所述高精度运算放大器 13,所述高精度运算放大器13对所述高精度传感器12输出的反馈信号S fdb进行放大；再送 入所述高精度模数转换器14中进行模拟信号到数字信号的转换，然后将数字的反馈信号 sfdb和数字参考信号sMf相减得到数字误差信号^，所述数字误差信号ι?在数字域得到； 所述控制器16根据所述数字误差信号和数字参考信号SMf产生控制所述功率变换器11 的控制信号，以此达到控制所述功率变换器11的目标。 上述高精度反馈控制与测量电路能大大提高控制精度和测量分辨率，但是仍然存 在两个问题： 1、上述高精度反馈控制与测量电路的控制精度和测量分辨率完全依赖于所述高 精度ADC的转换精度，而所述高精度ADC的转换精度一般做到16位，因此所述高精度反馈 控制与测量电路很难做到ppm量级；就算所述高精度ADC的转换精度再往上提高，分辨率也 不高。 2、倘若反馈信号为直流信号，可以在所述高精度运算放大器的同相输入端串联电 容，简单的使用AC耦合的方式将偏置滤掉，经过所述高精度运算放大器的放大之后即可以 观察到信号的细节，但是，在信号为任意波形的情况下，AC耦合的方法就失去效果了，普适 性不高。 因此，如何在提高反馈控制与测量电路的控制精度和测量分辨率的同时，提高反 馈控制与测量电路的普适性已成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高精度反馈控制与测 量电路，用于解决现有技术中电力电子系统中反馈控制与测量电路的控制精度和测量分辨 率低、普适性差等问题。 为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高精度反馈控制与测量电路， 所述高精度反馈控制与测量电路至少包括： 电力电子变换器、高精度传感器、误差计算器、高精度数模转换器、高精度运算放 大器、高精度模数转换器以及控制器； 所述电力电子变换器连接于所述控制器，受所述控制器输出信号的控制调整输出 电压； 所述高精度传感器连接于所述电力电子变换器，用于对所述电力电子变换器输出 电压采样并输出反馈信号； 所述误差计算器连接于所述高精度传感器及连接于数字参考信号的所述高精度 数模转换器，用于计算所述高精度传感器输出的反馈信号及所述高精度数模转换器输出的 参考信号之间的误差，并输出误差信号； 所述高精度运算放大器连接于所述误差计算器，用于对所述误差信号进行放大处 理； 所述高精度模数转换器连接于所述高精度运算放大器，用于将所述高精度运算放 大器输出的模拟信号转换为数字信号； 所述控制器连接于所述高精度模数转换器及所述数字参考信号，根据所述高精度 模数转换器输出的数字信号及所述数字参考信号产生所述电力电子变换器的控制信号。 优选地，所述电力电子变换器为功率变换器。 优选地，所述反馈信号是直流信号或交流信号。 优选地，所述误差计算器为加法器。 优选地，所述高精度传感器输出信号为模拟信号。 优选地，所述误差计算器及所述高精度运算放大器位于模拟域，用于处理模拟信 号。 优选地，所述控制器位于数字域，用于处理数字信号。 如上所述，本专利技术的高精度反馈控制与测量电路，具有以下有益效果： 本专利技术的高精度反馈控制与测量电路将反馈信号与参考信号在模拟域相减得到 误差信号后放大，再进行模数转换后产生控制信号，以此调整所述电力电子变换器的输出 电压。本专利技术的高精度反馈控制与测量电路的测量分辨率及控制精度由模拟域内的信号求 差、放大结合高精度模数转换决定，其测量分辨率及控制精度可达ppm量级，远远高于现有 技术中的高精度反馈控制与测量电路；此外，本专利技术的高精度反馈控制与测量电路先在模 拟域对反馈信号和参考信号进行相减后得到误差信号，然后将误差信号转换为高精度数字 信号以改变后续控制信号对所述电力电子变换器输出信号的控制，使所述反馈信号不受限 于直流信号，所述反馈信号为任意波形均可以实现极高的测量分辨率和控制精度。 【专利附图】【附图说明】 图1显示为现有技术中的高精度反馈控制与测量电路示意图。 图2显示为本专利技术的高精度反馈控制与测量电路示意图。 元件标号说明 u 1 高精度反馈控制与测量电路 11功率变换器 I2高精度传感器 I3高精度运算放大器 14高精度模数转换器 15加法器 16控制器 2 高精度反馈控制与测量电路 21电力电子变换器 22高精度传感器 23误差计算器 24高精度数模转换器 25高精度运算放大器 26高精度模数转换器 27 控制器 Sfdb反馈信号 S,ei数字参考信号 Sref 模拟参考信号 Serr模拟误差信号 数字误差信号 【具体实施方式】 以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。 请参阅图2。需要说明的是，本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度反馈控制与测量电路，其特征在于，所述高精度反馈控制与测量电路至少包括：电力电子变换器、高精度传感器、误差计算器、高精度数模转换器、高精度运算放大器、高精度模数转换器以及控制器；所述电力电子变换器连接于所述控制器，受所述控制器输出信号的控制调整输出电压；所述高精度传感器连接于所述电力电子变换器，用于对所述电力电子变换器输出电压采样并输出反馈信号；所述误差计算器连接于所述高精度传感器及连接于数字参考信号的高精度数模转换器，用于计算所述高精度传感器输出的反馈信号及所述高精度数模转换器输出的参考信号之间的误差，并输出误差信号；所述高精度运算放大器连接于所述误差计算器，用于对所述误差信号进行放大处理；所述高精度模数转换器连接于所述高精度运算放大器，用于将所述高精度运算放大器输出的模拟信号转换为数字信号；所述控制器连接于所述高精度模数转换器及所述数字参考信号，根据所述高精度模数转换器输出的数字信号及所述数字参考信号产生所述电力电子变换器的控制信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：艾吉斯，曹彬，褚旭，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31