CN101750199B - 振动台功放自动均流方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种振动台功放自动均流方法及装置。其技术方案为：在控制仪单元和功放单元之间设置数字调制模块；在功放单元中设置若干电流采样电路，分别用以检测功放单元中各功放模块输出的支路电流，并将支路电流信号反馈给相应功放模块；功放单元将输出的总电流信号反馈至数字调节模块，数字调制模块藉其求得均值电流信号，同时数字调制模块接收并对控制仪单元的输出信号进行PWM数字调制，其后将PWM数字调制后的信号和均值电流信号发送给各功放模块；各功放模块将均值电流信号和支路电流信号进行比较，调整各功放模块PWM波形输出。本发明方法简便，装置简单，可大幅降低调试施工难度，并稳定精确的实现功放单元中各功放模块之间的均流。

Description

振动台功放自动均流方法及装置
技术领域
本发明具体涉及振动试验技术领域的一种振动台功放的自动均流方法及装置。
背景技术
在振动试验技术领域中，由于大功率负载的需要，对振动台功放输出电流的要求也越来越大，但受构成振动台功放模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个功放模块的输出参数(如电压、电流、功率)往往不能满足要求。这种情况下一般采用多个功放模块并联供电，这样不但可以提供所需电流，而且还可以形成N+m冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。但是，在功放模块并联运行时，由于各个功放模块外特性的不一致，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。这将使系统的稳定性降低，而且功放模块自身的寿命也会大大缩短。因此，使各并联功放模块的输出电流平均分配，是提高并联功放系统稳定性的一个必须解决的问题。传统的方法是：调试人员寻找外特性相近的功放模块并联来实现均流，但这种均流方式既会增加调试人员的施工量，且无法达到理想的均流效果。
发明内容
本发明的目的在于提出一种易于施行、且均流效果良好的振动台功放自动均流方法及装置，从而克服现有技术中的缺陷。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种振动台功放自动均流方法，其特征在于，该方法为：
(1)在一控制仪单元和一功放单元之间设置一数字调制模块；
(2)在功放单元中设置复数个电流采样电路，分别用以检测功放单元中并联设置的各功放模块输出的支路电流，并将检测到的支路电流信号经A/D转换后反馈给相应的功放模块；
(3)功放单元将输出的总电流信号反馈至数字调节模块，数字调制模块在获得总电流信号后，先进行A/D转换，后根据功放模块的数量求得均值电流信号，同时，数字调制模块接收控制仪单元的输出信号，并对其进行PWM数字调制，而后将PWM数字调制后的信号和均值电流信号发送给各功放模块；
(4)各功放模块接收PWM数字调制后的信号和均值电流信号，并将均值电流信号和支路电流信号进行比较，从而调整各功放模块PWM波形的输出，整个调整PWM波形的过程在功放模块中的FPGA内完成。
进一步的讲，上述步骤(2)中，各电流采样电路检测到的输出电流信号是经A/D转换后反馈给对应的功放模块的。
上述步骤(3)中，数字调节模块在获得总电流信号后，先对其进行A/D转换，而后再除以功放模块的数目求得均值电流信号。
上述步骤(3)中，数字调节模块根据总电流信号求得均值电流信号以及对接收到的控制仪单元输出信号进行PWM数字调制的过程是在其内部的DSP中进行的。
上述步骤(4)具体为：
a.各功放模块对接收到的均值电流信号和支路电流信号作差，求得一电流差值，用该电流差值除以需要调整的单位电流值X得到一个数值Y，其中，X可根据X＝V/(RN)来确定，该式中，V代表与功放单元连接的一负载设备的工作电压，R代表负载设备的电阻，N代表计数值，其中N由功率器件的开关频率和数字调制模块中DSP的定时器决定；
b.根据上述求得的数值Y，各功放模块内的FPGA开始调整来自数字调制模块的PWM波形，而后将调整好的PWM输出至驱动电路，用以驱动功率器件。
一种振动台功放自动均流装置，其特征在于，该装置包括一数字调制模块，该数字调制模块两端分别与一控制仪单元和一功放单元输入端连接，该功放单元包括复数个并联设置的功放模块和与各功放模块分别对应连接的复数个电流采样电路，且各电流采样电路和与之相应的功放模块之间还设置支路电流反馈回路，功放单元的输出端通过一总电流反馈回路与数字调制模块连接。
具体而言，所述的支路电流反馈回路上设置可对各电流采样电路采样的电流信号进行转换的A/D转换模块。
所述功放单元的输出端与一振动台台体连接，该振动台台体通过总电流反馈回路与数字调制模块连接。
所述数字调制模块通过通讯总线与功放单元中的各功放模块分别连接。
本发明提供的振动台功放自动均流技术，仅需对现有振动试验系统进行小幅度的调整，即可大幅降低调试人员的施工难度，并能稳定精确的实现功放单元中功放模块之间的均流。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容作进一步说明。
图1是本发明具体实施方式中振动台功放自动均流装置的结构示意图；
图中各标记及其指示的部件分别为：1数字调制模块、2总电流反馈回路、3通讯总线、4功放模块、5电流采样电路、6支路电流反馈回路、7PWM输出信号、8振动台台体、9控制单元。
具体实施方式
如图1所示，该振动台功放自动均流装置包括一数字调制模块1，该数字调制模块1输入端与一控制仪单元9连接，其输出端通过通讯总线3与一功放单元的输入端连接，该功放单元包括若干并联设置的功放模块4和与各功放模块4分别对应连接的复数个电流采样电路5，且各电流采样电路和与之相应的功放模块之间还设置支路电流反馈回路6，功放单元的输出端与一振动台台体连接，该振动台台体8通过一总电流反馈回路2与数字调制模块1连接。
该振动台功放自动均流装置的工作过程为：
(1)功放单元将输出的总电流信号反馈至数字调节模块，数字调制模块以其内部的DSP为核心对接收到的总电流信号经A/D转换后，再除以功放模块的数目，得出均值电流信号，同时对接收到的控制仪单元9的输出信号进行PWM数字调制，并将PWM数字调制后的信号和均值信号分别发送给各功放模块；
(2)各电流采样电路分别检测功放单元中并联设置的各功放模块输出的支路电流，并将检测到的支路电流信号经A/D转换后反馈给相应的功放模块；
(3)各功放模块对接收到的均值电流信号和支路电流信号进行比较，从而调整各功放模块PWM波形的输出，整个调整的过程在各功放模块内的FPGA内执行。
需要进一步说明的是，上述步骤(3)的具体过程为：
(1)根据X＝V/(RN)来确定需要调整的单位电流值，其中X代表单位电流值，V代表振动台台体的工作电压(该值可从功放模块内获得)，R代表振动台台体的电阻，N代表计数值，N由功率器件的开关频率和数字调制模块1中DSP的定时器决定；
(2)各功放模块4对对接收到的均值电流信号和支路电流信号作差，求得电流差值，用该电流差值除以X得到一个数值Y；
(3)根据上述求得的Y，各功放模块4开始调整来自数字调制模块1的PWM波形，调整后输出调整好的PWM输出信号7给驱动电路用以驱动功率器件。
现举例说明：假设V为50V，R为1欧，功率器件工作的开关频率为25KHz，则数字调制模块1中DSP的定时器计满40μS时的值为N，这里假设N为100。根据X＝V/(RN)得X为0.5A，假设支路电流与均值电流相差3.3A，则Y为6，若此时支路电流是大于均值电流，则调整PWM时在其上升沿延时6个点的时间；若此时支路电流是小于均值电流，则调整PWM时在其下降沿延时6个点的时间。

Claims (2)

1.一种振动台功放自动均流方法，其特征在于，该方法为：
(1)在一控制单元和一功放单元之间设置一数字调制模块；
(2)在功放单元中设置复数个电流采样电路，分别用以检测功放单元中并联设置的各功放模块输出的支路电流，并将检测到的支路电流信号经A/D转换后反馈给相应的功放模块；
(3)功放单元将输出的总电流信号反馈至数字调制模块，数字调制模块在获得总电流信号后，先对其进行A/D转换，根据功放模块的数量求得均值电流信号，同时，数字调制模块接收控制单元的输出信号，并对其进行PWM数字调制，而后将PWM数字调制后的信号和均值电流信号发送给各功放模块；
(4)各功放模块接收PWM数字调制后的信号和均值电流信号，并将均值电流信号和支路电流信号进行比较，从而调整各功放模块PWM波形的输出，该过程具体为：
a.各功放模块对接收到的均值电流信号和支路电流信号作差，求得一电流差值，用该电流差值除以需要调整的单位电流值X得到一个数值Y，其中，X可根据X＝V/(RN)来确定，该式中，V代表与功放单元连接的一负载设备的工作电压，R代表负载设备的电阻，N代表计数值，其中N由功率器件的开关频率和数字调制模块中DSP的定时器决定；
b.根据上述求得的数值Y，各功放模块内的FPGA开始调整来自数字调制模块的PWM波形，而后将调整好的PWM输出至驱动电路，用以驱动功率器件。
2.根据权利要求1所述的振动台功放自动均流方法，其特征在于，步骤(3)中，求均值电流信号的过程以及对来自控制单元的信号进行PWM数字调制的过程均是在数字调制模块内部的DSP中进行的。
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