CN104932340A - 一种多机并联系统及电流加总方法 - Google Patents

一种多机并联系统及电流加总方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可编程电子设备领域，公开了一种多机并联系统，由多个电子设备并联组成，其特征在于其中一个电子设备设置为主机，其余电子设备设置为从机，所述电子设备包括一个电流加总电路，电流加总电路由加法器组成，加法器的反馈电阻采用数字电位器，主、从机的采样电流输给主机的电流加总电路。本发明对多机并联电源系统总电流测量更精确，克服以往各路电流测量值单纯累加方法，因单路测量相位差、时间差所带来的总电流误差。

Description

一种多机并联系统及电流加总方法
技术领域
本发明涉及测量测试用电子设备领域，具体涉及一种应用于多机并联电子设备系统的电流加总技术。
背景技术
在电子技术领域，由多个电子设备比如交流电源、直流电源及电子负载等测试设备组成的多机系统越来越受到市场的需求，多机组成串并联系统以适应大功率多功能的需求，例如，当用户需要使用大功率的电源时,往往是通过几台或几十台电源进行并联，达到所需要的大功率输出。此时用户在读取电源总的输出电流时，需要通过对所并联电源各自显示的电流值进行累加，无法一目了然的读出电流值。数字累加出来的电流会存在相位差，即加总的电流不是同一时刻的，结果显示的电流与实际电流误差很大，无法用来进行并联系统的有功功率计算和谐波分析。
发明内容
本发明的目的在于为多多电子设备并联系统提供一种电流加总技术，提高并联总电流输出的测量精度。
为了解决上述技术问题，本发明由以下技术方案实现：
一种多机并联系统，由多个电子设备并联组成，其特征在于：其中一个电子设备设置为主机，其余电子设备设置为从机，所述电子设备包括一个电流加总电路，电流加总电路由加法器组成，加法器的反馈电阻采用数字电位器，主机、从机的采样电流输给主机的电流加总电路。
进一步地，从机的采样电流通过连接器输给主机电流加总电路。
多机并联系统的电流加总方法包括如下步骤：
(1)CPU根据接入电流的总路数，计算得到需要的反馈电阻的阻值大小，算法的依据是，通过反馈电阻控制加总后的电流信号放大倍数，保证加总后的信号在AD输入信号的上限范围内，同时调整满电流输出时加总电流信号接近AD满幅值；
(2)CPU对数字电位器进行控制，写入所需阻值的控制字；
(3)接入各路的电流信号，进行总电流的测量。
本发明具有如下有益效果：
1.对多机并联系统总电流测量更精确，克服以往各路电流测量值单纯累加方法，因单路测量相位差、时间差所带来的总电流误差；
2、加法器的反馈电阻采用数字电位器，使其能工作在输入电流的大小和路数不确定情况下，增强了电路的适应性和可操作性；
3.所测总电流可用于并联系统的有功功率计算和谐波分析；
4.适应性强，可在不修改硬件电路的基础上，满足多种并联电路的测量需求；
附图说明
图1为电流加总电路原理图；
图2为电流加总电路连接示意图。
图3为基准产生单元结构图.
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例一
如图2所示，本实施例以一种多机并联电源系统为例，多机并联系统由多个电源并联组成。其中一个电源设置为主机，其余电源设置为从机。电源包括AC-DC转换模块、功率放大模块、电压采样单元，电流采样单元，电流加总电路，AD转换单元，控制单元，误差放大单元。AC-DC转换模块将市电转换为直流电作为功率放大模块的直流电源输入，功率放大模块对输入信号进行功率放大后输出。电压采样单元采集功率放大模块输出端的电压，电流采集单元采集功率放大模块输出端的电流，并将其输入电流加总电路。AD转换模块输入电压采样单元及电流加总电路的信号，进行模数转换后输出。控制单元读取AD转换模块的输出数据作为输出电压、输出电流的瞬时值，计算电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等各种参数。电压采样结果还送给误差放大电路，作为电源输出的反馈信号，与设置的波形基准相比较后，输出误差放大信号驱动功率放大模块。
本实施例采用的方案是：主机的控制单元兼做底层CPU，主机、从机的电流采样单元、电流加总电路通过DB25连接器连接在一起。多机并联工作时，主机、从机的电流采样结果分别直接输入本机电流加总电路，从机的电流采样结果还通过DB25连接器输入主机电流加总电路。此时，从机的电流加总电路通过DB25连接器输入的电流为零。主机的电流加总电路响应底层CPU的控制输入主机和各从机的电流采样结果，进行求和后送主机的AD转换器进行模数转换，然后输出到底层CPU。
实施例二
如图2，电流加总电路由加法器组成，加法器的反馈电阻R1采用数字电位器实现，底层CPU根据接入的电流总路数和每路电流限值调整电位器的阻值。在不需要测量总电流时，可以利用一可控开关(图中未画出)将电流加总电路旁路。
如图3所示，本实施例波形基准由一基准产生单元提供，基准产生单元在控制单元的控制下根据波形参数设置(电压幅值、频率、相位、起始角、停止角等)进行幅值、频率、相位的合成，输出波形基准。本实施中，基准产生单元由DDS控制模块和DDS模块组成，DDS控制模块接收控制单元的控制信号，其中控制单元采用DSP或MCU实现，DDS控制模块和DDS模块采用FPGA实现。
多机并联电源系统的电流加总流程包括如下步骤：
(1)上位机确定系统中接入的电流的总路数和每路的最大电流值,将其作为输入参数传递给底层CPU。
电流的总路数和每路的最大电流值可以根据系统内部主、从机在出厂时固化好的相应的电流总路数和最大电流值来确定，或者由用户在搭建多机并联系统时，在上位机界面设置。
(2)底层CPU根据设置的参数，计算得到需要的反馈电阻的阻值大小，算法的依据是，通过反馈电阻控制加总后的电流信号放大倍数，保证加总后的信号在AD输入信号的上限范围内，同时调整满电流输出时加总电流信号接近AD满幅值。例如：
假定选用的是256位的100KΩ的数字电位器，在已知多机的数量为N,系统最大电流值为Imax，单机输出最大电流Ismax(假设单机输出最大电流均相等)，则有单机的允许并入系统的最大电流Is:
Is≤Imax/N；
此时，单机的放大倍数
A≤Is/Ismax≤Imax/(Ismax*N)；------------(1)
通过调节电位器组成的放大电路中,放大倍数A:
A＝Rset/(100K-Rset)；-------------------------------(2)
其中Rset为设置的反馈阻值，由(1)(2)可得：
Rset/(100K-Rset)＝Imax/(Ismax*N)；---------------(3)
设Imax/(Ismax*N)＝X,带入式(3)，可得
Rset＝100K*X/(1+X)；----------------------------(4)
(3)底层CPU对数字电位器进行控制，写入所需阻值的控制字；
(4)导通各路的电流信号，进行总电流的测量，并将测量值上传给上位机显示。
上述实施例仅以由多个电源组成的电源系统为例对多机系统的电流加总进行说明，本发明并不局限于电源，本领域人员容易理解，该多机系统及其测量电流加总电路同样适用于其它测量电子设备系统，电子设备可以是多种电子测量测试设备，比如电子负载、功率计等。

Claims (7)

1.一种多机并联系统，由多个电子设备并联组成，其特征在于：其中一个电子设备设置为主机，其余电子设备设置为从机，所述电子设备包括一个电流加总电路，电流加总电路由加法器组成，加法器的反馈电阻采用数字电位器，主机、从机的采样电流输给主机的电流加总电路。
2.如权利要求1所述的多机并联系统，其特征在于：从机的采样电流通过连接器输给主机电流加总电路。
3.如权利要求1所述的多机并联系统，其特征在于：所述电子设备包括电源。
4.如权利要求3所述的多机并联系统，其特征在于：所述电源包括，
一电流采样单元，采样电源输出的电流；
一AD转换单元，对所述电流加总电路的输出进行模数转换；
一控制单元，读取AD转换单元的输出数据进行系统参数计算。
5.如权利要求4所述的多机并联系统，其特征在于：依据所述电流加总电路的电流加总信号在AD转换单元的输入信号上限范围内调整所述数字电位器的阻值。
6.如权利要求5所述的多机并联系统，其特征在于：依据满电流输出时电流加总信号接近AD转换单元的满幅值调整所述数字电位器的阻值。
7.权利要求1所述多机并联系统的电流加总方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）CPU根据接入电流的总路数，计算得到需要的反馈电阻的阻值大小，算法的依据是，通过反馈电阻控制加总后的电流信号放大倍数，保证加总后的信号在AD输入信号的上限范围内，同时调整满电流输出时加总电流信号接近AD满幅值；
（2）CPU对数字电位器进行控制，写入所需阻值的控制字；
（3）接入各路的电流信号，进行总电流的测量。
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