CN113437854B - 交直流叠加电压源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交直流叠加电压源，包括主控设备和至少一个电源设备；各个电源设备的输出电压串联叠加形成交直流叠加电压源的输出电压；电源设备包括数模转换模块；数模转换模块，输入端与主控设备连接，输出端与电源设备的输出端连接；主控设备用于获取目标电压需求，并根据目标电压需求生成至少一个交直流叠加数字信号，并将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块；数模转化模块用于将接收到的交直流叠加数字信号转换为交直流叠加模拟信号。本发明可以降低交流电压和直流电压之间的互相干扰，解决交流与直流阻抗不能相互匹配，容易出现信号毛刺和过充现象的问题，可以通过多个电源设备提高交直流叠加电压源的输出能力。

Description

交直流叠加电压源

技术领域

本发明涉及充电桩检测技术领域，尤其涉及一种交直流叠加电压源。

背景技术

近年来，随着新能源汽车技术的迅速发展，电动汽车充电桩也越来越多，对充电桩的监测也变得规范化。目前对充电桩的检测只能通过充电桩检定装置进行检测，所述充电桩检定装置的电压检测效果对充电桩的检测效果具有较大的影响。

然而，充电桩的输出电压往往不是标准的直流电压，由于充电桩在使用过程中的频繁开关，导致充电桩的输出电压产生较大的纹波，在直流分量中掺杂很多交流分量。而充电桩检定装置只有在纹波较小时检定效果良好，在纹波较大时，容易产生较大的误差。为了避免这种情况出现，交直流叠加电压源应运而生。交直流叠加电压源能够模拟各种不同情况的输出电压，从而对充电桩检定装置的内部电能表进行检测。

目前，交直流叠加电压源通常采用信号发生器产生交流信号，然后采用叠加电路将交流信号与直流信号叠加进行输出。然而，这种方法在交流信号与直流信号进行叠加时，交流电压和直流电压之间容易互相干扰，互相影响，在进行调节时容易出现交流与直流阻抗不能相互匹配的问题，容易出现信号毛刺和过充现象，且输出能力有限，不能输出较大电压。

发明内容

本发明实施例提供了一种交直流叠加电压源，以解决在交流信号与直流信号进行叠加时，交流电压和直流电压之间容易互相干扰，交流与直流阻抗不能相互匹配，容易出现信号毛刺和过充现象，且输出能力有限，不能输出较大电压的问题。

本发明实施例提供了一种交直流叠加电压源，包括主控设备和至少一个电源设备；各个电源设备的输出电压串联叠加形成交直流叠加电压源的输出电压；

电源设备包括数模转换模块；

数模转换模块，输入端与主控设备连接，输出端与电源设备的输出端连接；

主控设备用于获取目标电压需求，并根据目标电压需求生成至少一个交直流叠加数字信号，并将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块；

数模转化模块用于将接收到的交直流叠加数字信号转换为交直流叠加模拟信号。

在一种可能的实现方式中，目标电压需求包括目标直流电压需求和目标交流电压需求；

主控设备还用于根据目标直流电压需求和目标交流电压需求确定各个电源设备分别对应的直流电压分量和交流电压分量，将各个电源设备分别对应的直流电压分量和交流电压分量进行叠加得到各个电源设备分别对应的交直流电压波形，并对各个电源设备分别对应的交直流电压波形进行傅里叶变换得到各个电源设备分别对应的交直流叠加数字信号。

在一种可能的实现方式中，主控设备还用于根据电源设备的数量，将目标直流电压需求进行均分得到各个电源设备分别对应的直流电压分量，将目标交流电压需求进行均分得到各个电源设备分别对应的交流电压分量；或，

主控设备还用于根据目标直流电压需求、目标交流电压需求和各个电源设备的最大输出电压确定各个电源设备分别对应的直流电压分量和交流电压分量。

在一种可能的实现方式中，主控设备还用于在将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块的同时，发送同步信号至各个数模转换模块；同步信号用于指示各个电源设备同步输出。

在一种可能的实现方式中，电源设备还包括耦合输出模块；

耦合输出模块，输入端与数模转换模块的输出端连接，输出端与电源设备的输出端连接，用于隔离数模转换模块的输出信号和交直流叠加电压源的输出信号。

在一种可能的实现方式中，电源设备还包括功率放大模块；

功率放大模块，输入端与数模转换模块的输出端连接，输出端与耦合输出模块的输出端连接，用于对交直流叠加模拟信号进行功率放大。

在一种可能的实现方式中，电源设备还包括功率输出供电模块；

功率输出供电模块用于为功率放大模块和耦合输出模块供电。

在一种可能的实现方式中，耦合输出模块包括升压电压互感器；

升压电压互感器，输入端与耦合输出模块的输入端连接，输出端与耦合输出模块的输出端连接。

在一种可能的实现方式中，电源设备还包括数据接口；

主控设备通过数据接口与数模转换模块的输入端连接。

在一种可能的实现方式中，电源设备还包括数字电路供电模块；

数字电路供电模块用于为数模转换模块供电。

本发明实施例提供一种交直流叠加电压源，通过主控设备获取目标电压需求，根据目标电压需求生成至少一个交直流叠加数字信号，并将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块，通过数模转换模块将接收到的交直流叠加数字信号转换为交直流叠加模拟信号，使各个电源设备输出交直流叠加电压，本发明实施例通过主控设备以软件方式直接数字叠加，省去了常规方法的叠加电路，可以使电路变得更加精简，降低交流电压和直流电压之间的互相干扰，能够解决交流与直流阻抗不能相互匹配，容易出现信号毛刺和过充现象的问题，且各个电源设备的输出电压串联叠加形成交直流叠加电压源的输出电压，可以通过多个电源设备提高交直流叠加电压源的输出能力，输出较大的电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的交直流叠加电压源的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的又一种交直流叠加电压源的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

图1为本发明实施例提供的一种交直流叠加电压源的结构示意图。参照图1，该交直流叠加电压源包括主控设备10和至少一个电源设备20；各个电源设备20的输出电压串联叠加形成交直流叠加电压源的输出电压；

电源设备20包括数模转换模块21；

数模转换模块21，输入端与主控设备10连接，输出端与电源设备20的输出端连接；

主控设备10用于获取目标电压需求，并根据目标电压需求生成至少一个交直流叠加数字信号，并将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块21；

数模转换模块21用于将接收到的交直流叠加数字信号转换为交直流叠加模拟信号。

在本发明实施例中，当交直流叠加电压源包括一个电源设备20时，交直流叠加电压源的输出电压为该电源设备20的输出电压。当交直流叠加电压源包括至少两个电源设备20时，交直流叠加电压源的输出电压为该至少两个电源设备20的输出电压之和。

电源设备20的输出端包括电源设备20的输出正极和输出负极。

当交直流叠加电压源包括一个电源设备20时，该电源设备20的输出正极为交直流叠加电压源的输出正极，该电源设备20的输出负极为交直流叠加电压源的输出负极。

当交直流叠加电压源包括N个电源设备20时，第一个电压设备的输出正极为交直流叠加电压源的输出正极，第M个电压设备的输出负极与第M+1个电压设备的输出正极连接，1≤M≤N-1，第N个电源设备20的输出负极为交直流叠加电压源的输出负极。N为交直流叠加电压源包括的电源设备20的数量，N≥2。

其中，主控设备10可以是主控PC、控制器、上位机、计算机等设备。

用户可以在主控设备10输入目标电压需求，即对交直流叠加电压源输出的电压的参数需求。主控设备10根据目标电压需求生成至少一个交直流叠加数字信号，并将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个电源设备20的数模转换模块21。数模转换模块21对接收到的交直流叠加数字信号进行数模转换得到交直流叠加模拟信号，作为电源设备20的输出。图1中REF为参考电压。

其中，交直流叠加数字信号为交流信号和直流信号叠加之后的数字信号。交直流叠加模拟信号为交流信号和直流信号叠加之后的模拟信号。

由上述描述可知，本发明实施例提供一种交直流叠加电压源，通过主控设备10获取目标电压需求，根据目标电压需求生成至少一个交直流叠加数字信号，并将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块21，通过数模转换模块21将接收到的交直流叠加数字信号转换为交直流叠加模拟信号，使各个电源设备20输出交直流叠加电压，本发明实施例通过主控设备10以软件方式直接数字叠加，省去了常规方法的叠加电路，可以使电路变得更加精简，降低交流电压和直流电压之间的互相干扰，能够解决交流与直流阻抗不能相互匹配，容易出现信号毛刺和过充现象的问题，且各个电源设备20的输出电压串联叠加形成交直流叠加电压源的输出电压，可以通过多个电源设备20提高交直流叠加电压源的输出能力，输出较大的电压。

在本发明的一些实施例中，目标电压需求包括目标直流电压需求和目标交流电压需求；

主控设备10还用于根据目标直流电压需求和目标交流电压需求确定各个电源设备20分别对应的直流电压分量和交流电压分量，将各个电源设备20分别对应的直流电压分量和交流电压分量进行叠加得到各个电源设备20分别对应的交直流电压波形，并对各个电源设备20分别对应的交直流电压波形进行傅里叶变换得到各个电源设备20分别对应的交直流叠加数字信号。

其中，目标直流电压需求可以包括目标直流电压的大小等。目标交流电压需求可以包括目标交流电压的幅值、频率等。

主控设备10可以根据目标直流电压需求和目标交流电压需求确定各个电源设备20分别对应的直流电压分量和交流电压分量，具体可以是均分，随机分等，然后各个电源设备20分别对应的直流电压分量和交流电压分量采用软件方法进行叠加得到各个电源设备20分别对应的交直流电压波形，然后通过傅里叶变化产生离散数字信号，即得到各个电源设备20分别对应的交直流叠加数字信号，将各个电源设备20分别对应的交直流叠加数字信号分别发送至各个电源设备20的数模转换模块21中。

由上述描述可知，主控设备10可以通过协调各个电源设备20进行协调输出，使交直流叠加电压源的输出满足用户需求。

在本发明的一些实施例中，主控设备10还用于根据电源设备20的数量，将目标直流电压需求进行均分得到各个电源设备20分别对应的直流电压分量，将目标交流电压需求进行均分得到各个电源设备20分别对应的交流电压分量；或，

主控设备10还用于根据目标直流电压需求、目标交流电压需求和各个电源设备20的最大输出电压确定各个电源设备20分别对应的直流电压分量和交流电压分量。

在本发明实施例中，主控设备10可以根据交直流叠加电压源包括的电源设备20的数量平均划分目标直流电压需求得到各个电源设备20分别对应的直流电压分量，平均划分目标交流电压需求得到各个电源设备20分别对应的交流电压分量。

示例性地，假设目标直流电压需求为1000V，目标交流电压需求为20V，即需要得到1000V直流电压和20V交流电压叠加后的电压。假设单个电源设备20输出电压不能满足需求，则可以使用两个电源设备20，使其输出串联得到需求叠加电压。采用均分方法，每个电源设备20的直流电压分量均为500V，交流电压分量均为10V。

主控设备10还可以根据目标直流电压需求、目标交流电压需求和各个电源设备20的最大输出电压确定各个电源设备20分别对应的直流电压分量和交流电压分量。例如，可以随机分配，但不超过各个电源设备20的最大输出电压，也可以在需求电压大于单个电源设备20的最大输出电压时，给第一个电源设备20分配其最大输出电压，剩余电压分配给第二个电源设备20。

示例性地，假设目标直流电压需求为800V，目标交流电压需求为16V，单个电源设备20最大输出直流电压500V，最大输出交流电压10V，则可以给其中一个电源设备20分配直流电压分量为500V，交流电压分量为10V，给另一个电源设备20分配直流电压分量300V，交流电压分量6V。当然也可以随机分配，例如，给其中一个电源设备20分配直流电压分量为450V，交流电压分量为9V，给另一个电源设备20分配直流电压分量350V，交流电压分量7V，等等。

在本发明的一些实施例中，主控设备10还用于在将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块21的同时，发送同步信号至各个数模转换模块21；同步信号用于指示各个电源设备20同步输出。

在本发明实施例中，主控设备10还可以发送同步信号至各个电源设备20，用于指示各个电源设备20同步输出，使得各个电源设备20进行级联输出时不会干扰冲突，级联输出更大的电压。

其中，同步信号可以在电源设备20中随着各个模块的输出信号进行流转，即当某个模块将其输出信号发送至与其相连的模块时，将同步信号也发送至该与其相连的模块。

在本发明的一些实施例中，参见图2，电源设备20还包括耦合输出模块22；

耦合输出模块22，输入端与数模转换模块21的输出端连接，输出端与电源设备20的输出端连接，用于隔离数模转换模块21的输出信号和交直流叠加电压源的输出信号。

在本发明实施例中，数模转换模块21的输出信号可以经过耦合输出模块22隔离后进行最终输出，可以将电源设备20的输出端与其内部的电路隔离开来，使得交直流叠加电压源输出供电和电源设备20本身的供电进行隔离，使得数模转换模块21的输出波形与交直流叠加电压源输出的电压叠加信号不会相互干扰和影响，对电压进行耦合输出。

在本发明的一些实施例中，参见图2，电源设备20还包括功率放大模块23；

功率放大模块23，输入端与数模转换模块21的输出端连接，输出端与耦合输出模块22的输出端连接，用于对交直流叠加模拟信号进行功率放大。

在本发明实施例中，可以通过功率放大模块23对数模转换模块21输出的交直流叠加模拟信号进行功率放大，并将功率放大后的交直流叠加模拟信号通过耦合输出模块22进行输出。

其中，功率放大模块23可以为常规的功率放大电路。数模转换模块21可以为常规的数模转换电路。

在本发明的一些实施例中，参见图2，电源设备20还包括功率输出供电模块24；

功率输出供电模块24用于为功率放大模块23和耦合输出模块22供电。

在本发明实施例中，功率输出供电模块24的输入端接市电，可以将市电转换为直流电，为功率放大模块23和耦合输出模块22供电。

在一种可能的实现方式中，功率输出供电模块24可以为AD-DC隔离电源。

在本发明的一些实施例中，耦合输出模块22包括升压电压互感器；

升压电压互感器，输入端与耦合输出模块22的输入端连接，输出端与耦合输出模块22的输出端连接。

在本发明实施例中，耦合输出模块22可以使用升压电压互感器，对电压信号进行升压耦合输出。

在本发明的一些实施例中，参见图2，电源设备20还包括数据接口25；

主控设备10通过数据接口25与数模转换模块21的输入端连接。

其中，数据接口25为主控设备10与数模转换模块21交互的接口。

在本发明的一些实施例中，参见图2，电源设备20还包括数字电路供电模块26；

数字电路供电模块26用于为数模转换模块21供电。

在本发明实施例中，数字电路供电模块26的输入端接市电，可以将市电转换为直流电，为数模转换模块21供电。

在一种可能的实现方式中，数字电路供电模块26可以为AD-DC隔离电源。数字电路供电模块26还可以为数据接口25供电。

在一种可能的实现方式中，电源设备20还包括控制模块，控制模块与主控设备10和耦合输出模块22连接。

主控设备10将同步信号发送至控制模块，控制模块基于同步信号控制耦合输出模块22进行同步输出。

在本发明实施例中，多个电源设备20可以同时接入一个主控设备10，主控设备10可以对多个电源设备20进行协调输出，主控设备10可以对各个电源设备20进行信号同步，使得各个电源进行级联输出的时候不会干扰冲突。同时会将电压需求进行分解，分配给不同的电压源。耦合输出模块22进行多个电源设备20级联，级联是将各个电源设备20的电压输出部分进行串联连接，总电压进行串联输出。

本发明实施例由于采用了主控设备10通过上位机软件直接数字叠加，然后通过数据接口25和数模转换模块21进行数模转换，省去了常规方法的叠加电路，使电路变得更加精简，降低了直流和交流输出的干扰。同时多台级联的结构，能够进行多台级联，多台电源设备20之间可以通过同步信号进行同步，使得哥哥电源设备20能够进行同步输出，级联输出更大的电压，节省了研发成本，让电压输出范围的选择更加广泛，提高了产品的实用性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种交直流叠加电压源，其特征在于，包括主控设备和多个电源设备；

各个电源设备的输出电压串联叠加形成所述交直流叠加电压源的输出电压；

所述电源设备包括数模转换模块；

所述数模转换模块，输入端与所述主控设备连接，输出端与所述电源设备的输出端连接；

所述主控设备用于获取目标电压需求，根据所述目标电压需求生成多个交直流叠加数字信号，并将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块；

所述数模转换模块用于将接收到的交直流叠加数字信号转换为交直流叠加模拟信号；

其中，所述各个电源设备的输出电压串联叠加形成所述交直流叠加电压源的输出电压，包括：

叠加方式为主控设备以软件方式直接数字叠加；

所述主控设备还用于根据目标直流电压需求和目标交流电压需求确定各个电源设备分别对应的直流电压分量和交流电压分量，将各个电源设备分别对应的直流电压分量和交流电压分量进行叠加得到各个电源设备分别对应的交直流电压波形，并对各个电源设备分别对应的交直流电压波形进行傅里叶变换得到各个电源设备分别对应的交直流叠加数字信号；

所述主控设备还用于在将各个交直流叠加数字信号一一对应发送至各个数模转换模块的同时，发送同步信号至各个数模转换模块；所述同步信号用于指示各个电源设备同步输出。

2.如权利要求1所述的交直流叠加电压源，其特征在于，所述主控设备还用于根据所述电源设备的数量，将所述目标直流电压需求进行均分得到各个电源设备分别对应的直流电压分量，将所述目标交流电压需求进行均分得到各个电源设备分别对应的交流电压分量；

所述主控设备还用于根据所述目标直流电压需求、所述目标交流电压需求和各个电源设备的最大输出电压确定各个电源设备分别对应的直流电压分量和交流电压分量。

3.如权利要求1所述的交直流叠加电压源，其特征在于，所述电源设备还包括耦合输出模块；

所述耦合输出模块，输入端与所述数模转换模块的输出端连接，输出端与所述电源设备的输出端连接，用于隔离所述数模转换模块的输出信号和所述交直流叠加电压源的输出信号。

4.如权利要求3所述的交直流叠加电压源，其特征在于，所述电源设备还包括功率放大模块；

所述功率放大模块，输入端与所述数模转换模块的输出端连接，输出端与所述耦合输出模块的输出端连接，用于对所述交直流叠加模拟信号进行功率放大。

5.如权利要求4所述的交直流叠加电压源，其特征在于，所述电源设备还包括功率输出供电模块；

所述功率输出供电模块用于为所述功率放大模块和所述耦合输出模块供电。

6.如权利要求3所述的交直流叠加电压源，其特征在于，所述耦合输出模块包括升压电压互感器；

所述升压电压互感器，输入端与所述耦合输出模块的输入端连接，输出端与所述耦合输出模块的输出端连接。

7.如权利要求1所述的交直流叠加电压源，其特征在于，所述电源设备还包括数据接口；

所述主控设备通过所述数据接口与所述数模转换模块的输入端连接。

8.如权利要求1至7任一项所述的交直流叠加电压源，其特征在于，所述电源设备还包括数字电路供电模块；

所述数字电路供电模块用于为所述数模转换模块供电。

Images