针对频率响应测量而控制注入的方法及设备技术

本发明专利技术涉及用以针对频率响应测量而控制注入的方法及设备。一种实例性方法包含计算电路的增益(125、330)。基于所测量的所述电路对在第一频率下所注入的第一扰动的响应而计算所述增益(150、320)。识别第二扰动将被注入到所述电路中的第二频率(135、355)。计算所述第二扰动将在所述第二频率下被注入到所述电路中的振幅(140、360)。基于测量噪声(140、410)及所述电路在所述第一频率下的所述增益(140、430、440)而计算所述振幅。使用所述第二频率及所述振幅来将所述第二扰动注入到所述电路中(150、320)。

Method and apparatus for controlling injection in response to frequency response measurements

The invention relates to a method and device for controlling injection in response to frequency response measurements. An example method consists of calculating the gain of the circuit (125, 330). Based on the measured circuit, the gain (150, 320) is calculated for the response of the first disturbance injected at the first frequency. The second disturbance will be injected into the second frequency (135, 355) of the circuit. The amplitude of the second disturbance will be injected into the circuit at the second frequency (140, 360). The amplitude is calculated based on the measured noise (140, 410) and the gain (140, 430, 440) of the circuit at the first frequency. The second disturbance is injected into the circuit (150, 320) by using the second frequency and the amplitude.

【技术实现步骤摘要】
针对频率响应测量而控制注入的方法及设备
本专利技术大体来说涉及频率响应测量，且更特定来说涉及用以控制频率响应测量的注入的方法及设备。
技术介绍
电力供应器设计者力图设计稳定的电力转换器。虽然电力供应器设计者为所设计的电力转换器电路制备模型且检查来自这些模型的频率响应以确认稳定性，但这些模型无法解释系统的所有潜在扰动且可容易产生误差。因此，电力供应器设计者更倾向于测量电力供应器电路的频率响应以验证所述模型方法，且确保电力供应器电路的稳定性。另外，对于其模型计算起来可较为复杂的功率级来说，可使用仅基于频率响应测量的黑箱方法来验证系统的稳定性。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，揭示一种有形机器可读存储磁盘或存储装置。所述机器可读存储磁盘或存储装置包括指令，所述指令在被执行时致使机器至少：计算电路的增益，基于所测量的所述电路对在第一频率下所注入的第一扰动的响应而计算所述增益；识别第二扰动将被注入到所述电路中的第二频率，所述第二频率不同于所述第一频率；计算所述第二扰动在所述第二频率下被注入到所述电路中的振幅，基于测量噪声值及所述电路在所述第一频率下的所述增益而计算所述振幅；及使用所述第二频率及所述振幅来将所述第二扰动注入到所述电路中。在本专利技术的一个实施例中，揭示一种用以针对频率响应测量而控制注入的方法。所述方法包括：计算电路的增益，基于所测量的所述电路对在第一频率下所注入的第一扰动的响应而计算所述增益；识别第二扰动将被注入到所述电路中的第二频率，所述第二频率不同于所述第一频率；通过利用处理器执行指令来计算所述第二扰动将在所述第二频率下被注入到所述电路中的振幅，基于测量噪声及所述电路在所述第一频率下的所述增益而计算所述振幅；及使用所述第二频率及所述振幅来将所述第二扰动注入到所述电路中。在本专利技术的另一实施例中，揭示一种用以针对频率响应测量而控制注入的设备。所述设备包括：注入控制器，其用以计算电路的设施增益，基于所测量的所述电路对在第一频率下所注入的第一扰动的响应而计算所述设施增益；频率控制器，其用以识别第二扰动将被注入到所述电路中的第二频率，所述第二频率不同于所述第一频率；振幅控制器，其用以计算所述第二扰动将在所述第二频率下被注入到所述电路中的振幅，基于测量噪声及所述电路在所述第一频率下的所述设施增益而计算所述振幅；及扰动注入器，其使用所述第二频率及所述振幅将所述第二扰动注入到所述电路中。附图说明图1是用以控制频率响应测量的注入的实例性频率响应分析仪的框图。图2是图1的实例性数控电力转换器的实例性实施方案的框图。图3是表示实例性机器可读指令在被执行时致使图1的实例性频率响应分析仪执行对图1及/或2的实例性数控电力转换器频率响应测量的流程图。图4是表示实例性机器可读指令在被执行时致使图1的实例性频率响应分析仪自动地控制图3的实例性频率响应测量中所使用的注入的振幅的流程图。图5是表示在不使用对图4的注入振幅的自动控制的情况下频率响应测量的结果的实例性波特曲线图(bodeplot)。图6是表示利用对图4的注入振幅的自动控制的频率响应测量的结果的实例性波特曲线图。图7是能够执行图3及/或图4的指令以实施图1的实例性频率响应分析仪的实例性处理器平台700的框图。各图并不按比例。在所有图式及随附书面说明中，将尽可能地使用相同参考编号来指代相同或类似零件。具体实施方式为了确保设施的稳定性及所要性能，控制工程师实施补偿器来调整去往设施的输入，因此建构闭环系统。补偿器的选择是由对稳定且还满足所要性能特性(例如趋稳时间、过冲等)的系统的需要决定。开环增益(GH)的频率响应是广为接受的用于判定系统稳定性的参数，但因设施(H)未知因此测量起来可能很困难。设计者可创建数学模型来获取H的信息。然而，理论模型无法考虑到系统的所有潜在扰动及/或变化(例如，寄生效应)，且可易产生误差。可通过以下方式直接测量设施电路H的频率响应：将小信号扰动注入到闭环系统或开环系统中且跨越控制设计的所关注范围扫描注入频率。由于设施(H)及开环(GH)增益跨越频率扫描谱不恒定，因此由小信号注入所致的输出的输出扰动可从频谱的一端变化到另一端。期望减少输出扰动使得其不会中断受测试系统的操作。在现有系统中，添加到电路的小信号注入的振幅在整个频率范围上是固定的。遗憾的是，由于在整个频率扫描过程中开环增益发生变化，因此由连续注入所导致的输出扰动将变化且可中断受测试电路的操作及/或形成测量噪声(由此使测量的质量降级)。本文中所揭示的实例基于先前频率扫描数据(例如，频率扫描内的频率响应测量值、来自先前扫描的信息等)而调适经注入信号的振幅。举例来说，在频率扫描期间，使用频率N-1处的所测量响应来计算频率N处所使用的振幅。因此，控制所注入正弦信号的振幅以防止输出处的大扰动，所述大扰动也可人为地给受测试电路引入不稳定性。本文中所揭示的实例能够在不需要外部频率响应分析仪的情况下对数控电力转换器进行频率响应分析。本文中所揭示的实例性频率响应分析仪能够识别设施及闭环电力转换器的开环特性。这些特性可用于确定闭环电力转换器的稳定性信息，例如带宽、增益裕度及相位裕度。闭环电力转换器的实例性稳定性设计目标可能包含(举例来说)确保闭环电力转换器渐进地跟踪参考电压，确保适当地拒斥输入扰动等。频率扫描的结果可用于促进用于数控电力转换器中的补偿器的系数的设计。接着，可将这些系数编程到数控电力转换器，且可再次执行频率分析以重新验证数控电力转换器的设计。图1是用以控制频率响应测量的注入的实例性频率响应分析仪110的框图。实例性频率响应分析仪110包含注入控制器125、通信接口130、频率控制器135、振幅控制器140、扰动注入器150、响应收集器160及存储器170。实例性频率响应分析仪110与外部计算机系统180进行通信以促进将频率响应分析结果呈现给用户以及接收关于将由频率响应分析仪110执行的频率响应分析的指令。实例性频率响应分析仪110对实例性数控电力转换器190执行频率响应分析。图1的所图解说明实例的实例性注入控制器125致使扰动注入器150将注入输出到数控电力转换器190。实例性注入控制器125经由响应收集器160测量数控电力转换器190的响应且计算经配置频率扫描中的每一所测量频率的开环响应及设施响应。这些开环响应信息及设施响应信息可用于(举例来说)验证设施模型(H)，提取设施模型(H)，设计用于闭环设施的补偿器(G)，验证数控电力转换器的闭环性能等。随着扫描被执行，可使用开环响应信息及/或设施响应信息来确定幅将用于在下一待测试频率下进行的注入的振。随着扫描被执行，将开环响应信息及/或设施响应信息存储于实例性存储器170中。在完成扫描之后，可即刻经由实例性通信接口130将存储于实例性存储器170中的结果提供到外部计算机系统180。图1的所图解说明实例的实例性通信接口130使频率响应分析仪110能够与外部系统(例如，实例性外部计算机系统180)进行通信。在本文中所揭示的实例中，使用串行通信端口来实施实例性通信接口。在本文中所揭示的实例中，通信接口130利用串行通信协议(例如，RS-232、RS-422、RS-485等)来与外部计算机系统180进行通信。然而，可另外地或作为另一选择地使用用于与外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括指令的有形机器可读存储磁盘或存储装置，所述指令在被执行时致使机器至少：计算电路的增益，基于所测量的所述电路对在第一频率下所注入的第一扰动的响应而计算所述增益；识别第二扰动将被注入到所述电路中的第二频率，所述第二频率不同于所述第一频率；计算所述第二扰动在所述第二频率下被注入到所述电路中的振幅，基于测量噪声值及所述电路在所述第一频率下的所述增益而计算所述振幅；及使用所述第二频率及所述振幅来将所述第二扰动注入到所述电路中。

【技术特征摘要】
2016.10.31 US 15/339,1571.一种包括指令的有形机器可读存储磁盘或存储装置，所述指令在被执行时致使机器至少：计算电路的增益，基于所测量的所述电路对在第一频率下所注入的第一扰动的响应而计算所述增益；识别第二扰动将被注入到所述电路中的第二频率，所述第二频率不同于所述第一频率；计算所述第二扰动在所述第二频率下被注入到所述电路中的振幅，基于测量噪声值及所述电路在所述第一频率下的所述增益而计算所述振幅；及使用所述第二频率及所述振幅来将所述第二扰动注入到所述电路中。2.根据权利要求1所述的机器可读存储磁盘或存储装置，其中所述增益是设施增益，且其中进一步基于在第三频率下的预期补偿器增益而计算所述振幅。3.根据权利要求2所述的机器可读存储磁盘或存储装置，其中所述第三频率大于所述第一频率且大于所述第二频率。4.根据权利要求2所述的机器可读存储磁盘或存储装置，其中所述指令在被执行时进一步致使所述机器通过对所述电路的一或多个先前所测量响应的一或多个补偿器增益进行内插来确定所述预期补偿器增益。5.根据权利要求2所述的机器可读存储磁盘或存储装置，其中所述指令在被执行时进一步致使所述机器通过执行查找以识别在先前记录的频率扫描中所测量的对应于所述第三频率的所测量补偿器增益来确定所述预期补偿器增益。6.根据权利要求1所述的机器可读存储磁盘或存储装置，其中所述指令在被执行时进一步致使所述机器将所述振幅箝位在最大振幅与最小振幅之间。7.根据权利要求1所述的机器可读存储磁盘或存储装置，其中所述指令在被执行时进一步致使所述机器响应于所述第二扰动的所述注入而计算所述电路的开环增益。8.根据权利要求7所述的机器可读存储磁盘或存储装置，其中所述指令在被执行时进一步致使所述机器响应于所述第二扰动的所述注入而计算所述电路的设施增益。9.根据权利要求8所述的机器可读存储磁盘或存储装置，其中所述指令在被执行时进一步致使所述机器将响应于所述第二扰动的所述注入而计算的所述电路的所述开环增益及响应于所述第二扰动的所述注入而计算的所述电路的所述设施增益报告给计算机系统。10.一种用以针对频率响应测量而控制注入的方法，所述测量包括：计算电路的增益，基于所测量的所述电路对在第一频率下所注入的第一扰动的响应而计算所述增益；识别第二扰动将被注入到所述电路中的第二频率，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·巴德瓦杰，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US