CN114552561B - 电源系统和电源系统的控制方法 - Google Patents

电源系统和电源系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种电源系统和电源系统的控制方法，电源系统包括电源、采样控制模块和电弧信号生成模块，采样控制模块连接电弧信号生成模块和电源。这里，电弧信号生成模块用于生成电弧模拟信号，并向电源输出该电弧模拟信号。采样控制模块用于在电弧模拟信号输入电源之后，检测电源的输出，并基于电源的输出检测电源是否具有电弧防护性能。采用本申请，可提高电源的电弧防护性能的测试便捷性，提高了电弧防护性能测试效率，提高电源的稳定性和安全性，适用性更强。

Description

电源系统和电源系统的控制方法
技术领域
本申请实施例涉及领域电子电力技术领域，尤其涉及一种电源系统和电源系统的控制方法。
背景技术
射频电源是一种可以产生固定频率(频率通常在特定射频范围(比如300kHz到30GHz))的正弦波电压、且具有一定输出功率的电源。射频电源应用广泛，应用范围包括广播及电视传输、有线电视、无线通讯及工业等。除此之外，射频电源还广泛应用于半导体和光伏制造设备中，射频电源是半导体和光伏制造设备的核心构成，适用于半导体、光伏制造设备中等离子镀膜的供电。然而，等离子镀膜过程中容易产生等离子电弧，等离子电弧的产生会降低镀膜产品质量，使得镀膜产品的不良率升高，甚至损坏射频电源。因此，在射频电源为等离子镀膜供电的过程中，射频电源是否具有等离子电弧的检测和/或防护功能至关重要。
发明内容
本申请实施例提供了一种电源系统和电源系统的控制方法，可提高电源的电弧防护性能的测试便捷性，提高了电弧防护性能测试效率，提高电源的稳定性和安全性，适用性更强。
第一方面，本申请实施例提供一种电源系统，该电源系统包括电源、采样控制模块和电弧信号生成模块；上述采样控制模块连接上述电弧信号生成模块和上述电源；上述电弧信号生成模块包括信号发生器、第一信号处理单元、第二信号处理单元以及信号合并单元；
上述信号发生器用于生成上述电源的工作电流模拟信号，并向上述第一信号处理单元和上述第二信号处理单元输出上述工作电流模拟信号；
上述第一信号处理单元用于生成上述工作电流模拟信号的移相信号，并向上述信号合并单元输出上述移相信号；
上述第二信号处理单元用于基于上述工作电流模拟信号生成脉冲信号，并向上述信号合并单元输出上述脉冲信号，上述脉冲信号与上述工作电流模拟信号的第一相位差与上述移相信号与上述工作电流模拟信号之间的第二相位差相同；
上述信号合并单元用于基于上述移相信号和上述脉冲信号生成并向上述电源输出上述电弧模拟信号，上述电弧模拟信号的电流峰值大于或等于电流阈值；
上述采样控制模块用于在上述电弧模拟信号输入上述电源之后，检测上述电源的输出，并基于上述电源的输出检测上述电源是否具有电弧防护性能。
在一种可能的实现方式中，上述第一信号处理单元包括移相器；上述第二信号处理单元包括反相器、积分电路和微分电路，上述信号合并单元包括加法器，其中，上述反相器的一端作为上述第二信号处理单元的输入端连接上述信号发生器，上述反相器的输出端通过上述积分电路连接上述微分电路的输入端，上述微分电路的输出端作为上述第二信号处理单元的输出端连接上述信号合并单元的加法器。
在一种可能的实现方式中，上述采样控制模块用于在上述电弧模拟信号输入上述电源之后，检测到上述电源的输出电压和/或输出电流，并在上述输出电压小于工作电压阈值和/或上述输出电流小于工作电流阈值时，输出上述电源具有电弧防护性能的指示信号。
在一种可能的实现方式中，上述电源包括输出电流采样模块、电源保护控制模块和电源工作模块；上述输出电流采样模块的一端作为上述电源的一端连接上述电弧信号生成模块，上述输出电流采样模块的另一端通过上述电源保护控制模块连接上述电源工作模块的一端，上述电源工作模块的另一端连接上述采样控制模块；
上述输出电流采样模块用于在检测到上述电弧信号生成模块输入的上述电弧模拟信号时，向上述电源保护控制模块输出上述电弧模拟信号的电流值；
上述电源保护控制模块用于在检测到上述输出电流采样模块输入的电流值大于或等于上述电流阈值时，控制上述电源工作模块停止工作。
在一种可能的实现方式中，上述采样控制模块用于在检测到上述电源工作模块的输出电压小于工作电压阈值和/或输出电流小于工作电流阈值时，控制上述输出电流采样模块与上述电弧信号生成模块断开连接。
在一种可能的实现方式中，上述电源还包括输出电流传感器，上述电源工作模块连接上述输出电流传感器；
上述采样控制模块用于在控制上述输出电流采样模块与上述电弧信号生成模块断开连接后，控制上述输出电流采样模块和上述输出电流传感器连接；
上述输出电流采样模块用于在检测到上述输出电流传感器输出的上述电源工作模块的工作电流时，向上述电源保护控制模块输出上述工作电流的电流值。
第二方面，本申请实施例提供一种电源系统的控制方法，上述方法适用于电源系统中的采样控制模块，上述电源系统还包括电源和电弧信号生成模块；上述采样控制模块连接上述电弧信号生成模块和上述电源，上述电弧信号生成模块包括信号发生器、第一信号处理单元、第二信号处理单元以及信号合并单元，上述方法包括：
通过上述信号发生器生成上述电源的工作电流模拟信号，并向上述第一信号处理单元和上述第二信号处理单元输出上述工作电流模拟信号；
通过上述第一信号处理单元生成上述工作电流模拟信号的移相信号，并向上述信号合并单元输出上述移相信号；
通过上述第二信号处理单元基于上述工作电流模拟信号生成脉冲信号，并向上述信号合并单元输出上述脉冲信号，上述脉冲信号与上述工作电流模拟信号的第一相位差与上述移相信号与上述工作电流模拟信号之间的第二相位差相同；
通过上述信号合并单元基于上述移相信号和上述脉冲信号生成并向上述电源输出上述电弧模拟信号，上述电弧模拟信号的电流峰值大于或等于电流阈值；
在上述电弧模拟信号输入上述电源之后，检测上述电源的输出，并基于上述电源的输出检测上述电源是否具有电弧防护性能。
在一种可能的实现方式中，上述检测上述电源的输出，并基于上述电源的输出检测上述电源是否具有电弧防护性能包括：
检测上述电源的输出电压和/或输出电流，并在上述输出电压小于工作电压阈值和/或上述输出电流小于工作电流阈值时输出上述电源具有电弧防护性能的指示信号。
在一种可能的实现方式中，上述电源包括输出电流采样模块、电源保护控制模块和电源工作模块；上述输出电流采样模块的一端作为上述电源的一端连接上述电弧信号生成模块，上述输出电流采样模块的另一端通过上述电源保护控制模块连接上述电源工作模块的一端，上述电源工作模块的另一端连接上述采样控制模块，上述方法还包括：
上述采样控制模块在检测到上述电源工作模块的输出电压小于上述工作电压阈值和/或上述输出电流小于上述工作电流阈值时，控制上述输出电流采样模块与上述电弧信号生成模块断开连接。
在一种可能的实现方式中，上述电源还包括输出电流传感器，上述电源工作模块连接上述输出电流传感器，上述控制上述输出电流采样模块与上述电弧信号生成模块断开连接之后，上述方法还包括：
上述采样控制模块控制上述输出电流采样模块和上述输出电流传感器连接。
本申请实施例提供的电源系统通过生成电弧模拟信号并输出给电源，进而通过采样控制模块检测电源系统中的电源输出，基于电源输出测试该电源是否具有检测电弧并进行电源保护的能力，无需到电源的实际工作环境中对电源的电弧防护性能进行测试，电路结构简单，提高了电源的电弧防护性能的测试便捷性，提高了电弧防护性能测试效率，提高电源的稳定性和安全性，适用性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的电源系统的应用场景示意图；
图2是本申请实施例提供的电源系统的一结构示意图；
图3是本申请实施例提供的电源系统的另一结构示意图；
图4是本申请实施例提供的电弧模拟信号的生成的波形图示意图；
图5是本申请实施例提供的电源系统的另一结构示意图；
图6是本申请实施例提供的电源系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
射频电源是半导体和光伏制造设备的核心构成(比如用于等离子镀膜和刻蚀技术)，以光伏制造设备为例，在太阳能电池芯片的制造过程中，为了减少芯片的反射损失，可以在其表面覆盖一层减反射膜，其中镀膜工艺可包括半导体等离子刻蚀、物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)法、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法以及溅射镀膜法等。以CVD法为例，其中，在通过等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)法镀膜过程中，借助射频电源供电以使含有薄膜成分原子的气体电离，在局部形成等离子体。由于等离子体其极高的化学活性很容易发生反应，从而可在芯片制作过程的基片上沉积出所期望的薄膜(即减反射膜)。然而，在上述光伏制造设备借助射频电源供电的镀膜过程中，非常容易产生等离子电弧，等离子电弧(以下简称电弧)是一种由于气体放电电离而产生的电弧。产生的电弧会影响镀膜产品的质量，产品不良率升高，甚至损坏供电的射频电源以及光伏制造设备。因此，射频电源对于等离子体镀膜过程中产生的电弧进行检测并基于该电弧进行电源保护的能力十分重要。因此，在正式将射频电源投入镀膜供电使用之前，对射频电源进行电弧防护性能测试，可以保障射频电源具有电弧检测能力并基于检测到的电弧进行电源保护，可避免在实际工作过程中由于电弧的产生损坏射频电源以及相关设备。然而，真实的等离子镀膜过程通常都是在真空环境下进行，且安装和调试过程复杂，因此将射频电源接入真实工作条件(比如为镀膜设备的等离子体镀膜过程供电)进行的电弧防护性能测试效率低，测试成本高。本申请实施例提供的电源系统可通过电弧信号生成模块生成电弧模拟信号，基于该电弧模拟信号可测试电源是否具有检测电弧并进行电源保护的能力(或简称电弧防护性能)，从而可确保投入镀膜供电使用等应用场景中的电源具备电弧防护性能，操作简单，电源安全性高，适用性强。
参见图1，图1是本申请实施例提供的电源系统的应用场景示意图。在图1所示的电源系统中可包括电源、采样控制模块和电弧信号生成模块等功能模块(图中未示出)，电源系统可以为光伏制造设备供电，以使光伏制造设备完成太阳能电池芯片镀膜(可以是通过PECVD法镀膜)。在图1所示的电源系统中，电源可以是射频电源，电源可以为基于PECVD法镀膜的过程为光伏制造设备供电以完成芯片镀膜。除此之外，在电源为光伏制造设备供电以进行PECVD法镀膜之前，换句话说，在电源投入使用之前，电源系统中的电弧信号生成模块可以产生电弧模拟信号，并将该电弧模拟信号输出给电源，用于对电源进行电弧防护性能测试。通过生成电弧模拟信号并输出给电源，进而可通过采样控制模块检测电源系统中的电源输出，基于电源的输出测试该电源是否具有检测电弧并进行电源保护的能力(即电弧防护性能)，无需到电源的实际工作环境(比如电源为镀膜设备的等离子体镀膜过程中供电)中对电源的电弧防护性能进行测试，电路结构简单，进而提高了电弧防护性能测试效率，降低了电源的测试成本。
下面将参见图2至图6对本申请实施例提供的电源系统及其控制方法进行示例说明。参见图2，图2是本申请实施例提供的电源系统的一结构示意图。在图2所示的电源系统中包括电源、采样控制模块和电弧信号生成模块，其中，采样控制模块连接电弧信号生成模块和电源。在图2所示的电源系统中，采样控制模块可为电源系统中独立于电源之外的功能单元，也可以为电源中的一个功能单元，换句话说，该采样控制模块可集成在电源中，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。为方便描述，下面将以采样控制模块作为电源系统中独立于电源之外的功能单元为例进行说明。在图2所示的电源系统中，上述电弧信号生成模块可以生成电弧模拟信号，由于在电弧(比如光伏制造设备借助射频电源供电的镀膜过程中产生的等离子电弧)产生时，根据电弧产生的特性(气体放电电离导致电弧出现)，无论是大电弧还是微电弧，电源(可以是射频电源)输出电流都会上升。因此，在图2所示的电源系统中，上述电弧信号生成模块可以生成电弧模拟信号，该电弧模拟信号的电流峰值大于或等于电流阈值(可以是高于电源工作输出电流峰值的阈值)，生成的电弧模拟信号与在电源正常工作时电弧对电源的输出电流可以产生相同的影响(体现为电源输出电流的电流值陡增)，则可以通过上述电弧模拟信号模拟实际工作过程中有电弧产生时电源的输出(比如射频电源输出的工作交流电)，以将上述电弧模拟信号作为触发信号输入到电源，电源基于电弧模拟信号做出响应。如果电源有电弧防护性能，则此时电源可以基于该电弧模拟信号进行电源保护，如果电源没有电弧防护性能，则不能检测到电弧模拟信号并进行电源保护。因此，可以通过上述电弧模拟信号对上述电源进行电弧防护性能测试，从而避免了在实际工作环境进行测试所带来的复杂繁琐的安装调试过程，提高了电弧防护性能测试效率，测试成本低。电弧信号生成模块向上述电源输出该电弧模拟信号后，采样控制模块可以检测上述电源的输出。如果检测到电源的输出(可以包括输出电压值和输出电流值)低于工作阈值(可以包括工作电压阈值和工作电流阈值)，则采样控制模块可以判定该电源具有电弧防护性能，否则，判定该电源不具有电弧防护性能。
请一并参见图3，图3是本申请实施例提供的电源系统的另一结构示意图。如图3所示，上述电弧信号生成模块中包括信号发生器、第一信号处理单元、第二信号处理单元以及信号合并单元。其中，上述信号发生器用于生成上述电源的工作电流模拟信号，并向上述第一信号处理单元和上述第二信号处理单元输出该工作电流模拟信号。第一信号处理单元用于生成上述工作电流模拟信号的移相信号，并向上述信号合并单元输出上述移相信号。第二信号处理单元用于基于上述工作电流模拟信号生成脉冲信号，并向上述信号合并单元输出该脉冲信号，上述脉冲信号与上述工作电流模拟信号的相位差(可以是第一相位差)与上述移相信号与上述工作电流模拟信号之间的相位差(可以是第二相位差)相同。即上述脉冲信号与上述移相信号同步(通过同步使得脉冲信号叠加合并在上述移相信号信号周期末尾，从而使得生成的电弧模拟信号在信号周期末尾电流值陡增，与实际工作过程中有电弧产生时电源的输出电流类似)，从而基于同步的脉冲信号与移相信号得到的电弧模拟信号更贴近实际工作过程中有电弧产生时电源的输出电流。信号合并单元用于基于上述移相信号和上述脉冲信号生成电弧模拟信号，上述电弧模拟信号的电流峰值大于或等于电流阈值，从而与实际工作中有电弧产生时电源的输出电流的电流值陡增特性类似。通过上述电弧模拟信号模拟实际工作过程中有电弧产生时电源的输出电流对上述电源进行电弧防护性能测试，避免了在实际工作环境进行测试所带来的复杂繁琐的安装调试过程，提高了电弧防护性能测试效率，测试成本低。
在一些可行的实施方式中，请再次参见图3，图3所示的电源系统中，第一信号处理单元包括移相器，第二信号处理单元包括反相器、积分电路和微分电路，信号合并单元可以包括加法器。其中，上述反相器的一端作为第二信号处理单元的输入端连接信号发生器，反相器的输出端通过上述积分电路连接上述微分电路的输入端，微分电路的输出端作为第二信号处理单元的输出端连接上述信号合并单元的加法器。具体的，上述反相器可以将上述信号发生器生成的工作电流模拟信号相位反转180度，上述积分电路可以对经过上述反相器处理后的工作电流模拟信号进行积分处理，上述微分电路可以对经过上述积分电路处理后的工作电流模拟信号进行微分处理以得到脉冲信号，上述移相器可以对上述信号发生器生成的工作电流模拟信号进行移相处理以得到和上述脉冲信号同步的移相信号，上述加法器可以合并上述脉冲信号和上述移相信号以得到电弧模拟信号。参见图4，图4是本申请实施例提供的电弧信号生成模块中电弧模拟信号的生成波形图。如图4所示，基于图3中所示的信号发生器可以生成工作电流模拟信号(工作电流模拟信号的信号波形图如图4信号波形1所示，可以表示为Ui)，该工作电流模拟信号Ui经过反相器，反相器将工作电流模拟信号Ui的相位反转180度后可得到信号Ur(信号Ur的信号波形图如图4信号波形2所示)。信号Ur经过积分电路，积分电路对信号Ur进行积分处理后可得到信号Uint(信号Uint的信号波形图如图4信号波形3所示)。进一步的，信号Uint经过微分电路，微分电路对信号Uint进行微分处理后可得到脉冲信号(脉冲信号的信号波形图如图4信号波形4所示，可以表示为信号Udif)。工作电流模拟信号Ui经过移相器，移相器对工作电流模拟信号Ui进行移相处理后可得到移相信号(移相信号的信号波形图如图4信号波形5所示，可以表示为信号Usif)，以及通过加法器合并信号Udif与信号Usif可得到电弧模拟信号(信号波形图如图4信号波形6所示，可以表示为信号Uo)。上述信号Udif与信号Ui的相位差和信号Usif与信号Ui的相位差相同，即信号Udif与信号Usif同步(通过同步使得脉冲信号叠加合并在上述移相信号信号周期末尾以生成电弧模拟信号，参见图4中的信号波形6，与实际工作过程中有电弧产生时电源的输出电流类似)，且由信号Udif与信号Usif合并得到的信号Uo的电流峰值大于或等于电流阈值，从而与实际工作中产生的电弧造成电源输出电流的电流值陡增特性类似。通过上述电弧模拟信号模拟实际工作过程中有电弧产生时电源的输出，并将上述电弧模拟信号作为触发信号对电源进行电弧防护性能测试，以更高效地测试电源是否具有检测电弧并进行电源保护的能力，同时也降低了检测成本。
在一些可行的实施方式中，上述电流阈值可以是超过电源工作输出电流峰值的30％及以上(当电源工作输出电流峰值为M时，可以设置电流阈值为1.3*M，或更高值)，由于根据电弧的产生过程中电源输出电流会上升，即当检测到电流峰值(比如电弧模拟信号的电流峰值或者实际工作中有电弧产生时工作电流的电流峰值)大于等于该电流阈值时，则可以确定有电弧的生成，从而可以基于检测到的电弧进行电源保护。为方便描述，下面将以电流阈值为超过电源工作输出电流峰值的30％为例进行说明。例如，当上述电源的工作输出电流峰值为10A，请再次参见图4，信号Uo(即生成的电弧模拟信号)的波形图中，该波形图体现了电弧模拟信号的电压峰值为0.75V，基于该电压峰值得到对应的电流峰值为14A(可以是通过欧姆定律公式I＝U/R得到，其中I代表电流峰值，U代表电压峰值，R为电阻)，即该信号电流峰值超过电源工作输出电流峰值的30％(13A)，由此确定生成的电弧模拟信号可以贴近电源实际工作(比如为镀膜设备的等离子体镀膜过程供电)中有电弧产生时电源的输出电流，从而将该电弧模拟信号输出到电源作为触发信号以进行电弧防护性能检测。
在一些可行的实施方式中，上述采样控制模块可以在上述电弧信号生成模块生成的电弧模拟信号输入上述电源之后，可以检测上述电源的输出电压或输出电流，如果检测到上述输出电压小于工作电压阈值或者检测到上述输出电流小于工作电流阈值时，确定上述电源具有电弧防护性能，输出上述电源具有电弧防护性能的指示信号。也可以同时检测上述电源的输出电压和输出电流，如果检测到上述输出电压小于工作电压阈值以及检测到上述输出电流小于工作电流阈值时，输出上述电源具有电弧防护性能的指示信号。本申请实施例以同时检测上述电源的输出电压和输出电流为例进行说明，下文不再赘述。这里，上述工作电压阈值与工作电流阈值分别为电源工作时的最小输出电压、电流值，如果电源的输出电压低于工作电压阈值以及输出电流低于工作电流阈值，则可以确定此时电源基于检测到的电弧进行了电源保护响应，即可以确定在输入上述电弧模拟信号后该电源可以基于该电弧模拟信号进行电弧防护，具有电弧防护性能。
请一并参见图5，图5是本申请实施例提供的电源系统的另一结构示意图。如图5所示，上述电源包括输出电流采样模块、电源保护控制模块和电源工作模块。上述输出电流采样模块的一端作为上述电源的一端连接上述电弧信号生成模块，上述输出电流采样模块的另一端通过电源保护控制模块连接上述电源工作模块的一端，上述电源工作模块的另一端连接上述采样控制模块。上述输出电流采样模块用于在检测到上述电弧信号生成模块输入的上述电弧模拟信号时，向电源保护控制模块输出电弧模拟信号的电流值。上述电源保护控制模块可以在检测到上述输出电流采样模块输入的电流值(即电弧模拟信号的电流值)大于或等于电流阈值时(说明有电弧的生成，从而可以基于检测到的电弧进行电源保护)，控制上述电源工作模块停止工作，从而保障在实际工作时有电弧生成的情况下保护电源。
在一些可行的实施方式中，上述采样控制模块还可在检测到上述电源工作模块的输出电压小于工作电压阈值和输出电流小于工作电流阈值时，控制上述输出电流采样模块与上述电弧信号生成模块断开连接。具体的，采样控制模块可以控制输出电流采样模块中的开关断开以实现与上述电弧信号生成模块断开连接，也可以控制电弧信号生成模块中的开关断开，或者，断开输出电流采样模块和电弧信号生成模块之间设置的开关，具体可根据实际应用场景确定，本申请实施例在此不做限制。当采样控制模块检测到上述电源工作模块的输出电压小于工作电压阈值以及输出电流小于工作电流阈值时，则可以确定上述电源具有电弧防护性能，即在实际工作中可以检测到电弧并基于生成的电弧做出保护(自动停止工作)。电弧防护性能检测结束后，断开输出电流采样模块与电弧信号生成模块连接以使上述输出电流采样模块可以检测电源在实际工作中的工作电流，从而可以基于实际工作中产生的电弧进行电源保护。
在一些可行的实施方式中，上述电源还包括输出电流传感器，请再次参见图5，上述电源工作模块连接上述输出电流传感器。上述采样控制模块可以在控制上述输出电流采样模块与上述电弧信号生成模块断开连接后，控制上述输出电流采样模块和上述输出电流传感器连接。输出电流传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息(这里指电源的输出电流)，并能将检测到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。这里，输出电流传感器具体可以采用分流器、电磁式电流互感器、霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器以及光纤电流传感器等类型的传感器，具体可根据实际应用场景确定，本申请实施例在此不做限制。当采样控制模块检测到上述电源工作模块的输出电压小于工作电压阈值以及输出电流小于工作电流阈值时，则可以确定上述电源具有电弧防护性能。电弧防护性能检测结束后，断开输出电流采样模块与电弧信号生成模块连接，并控制上述输出电流采样模块和上述输出电流传感器连接，以使上述输出电流采样模块可以检测到上述输出电流传感器输出的上述电源工作模块的工作电流(即输出电流采样模块检测的电流由电弧信号生成模块的电弧模拟信号切换为输出电流传感器输出的工作电流)，向上述电源保护控制模块输出上述工作电流的电流值，从而对工作中可能出现的电弧进行检测以保护电源。
在一些可行的实施方式中，上述电源工作模块包括直流电源和逆变电路。上述电源保护控制模块用于在检测到上述输出电流采样模块输入的电流值大于或等于电流阈值时，基于上述电流值(可以是电弧模拟信号的电流值，或者真实工作情况下大于或等于电流阈值的电流值)控制上述逆变电路停止将上述直流电源输出的直流电转换为交流电输出，从而保护电源因在有电弧产生的情况下继续供电造成的电源损坏。其中，上述输出电流采样模块输入的电流值可以是输出电流采样模块基于电弧信号生成模块生成的电弧模拟信号检测得到，或者，也可以是输出电流采样模块基于输出电流传感器输出的工作电流检测得到。
在一些可行的实施方式中，上述电源保护控制模块可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)和驱动电路，上述微控制单元MCU用于当检测到基于电流采样模块输入的电流值大于或等于电流阈值时，向驱动电路发送电源保护指令以通过驱动电路控制上述逆变电路停止将上述直流电源输出的直流电转换为交流电输出。
在本申请实施例中，通过电弧信号生成模块生成电弧模拟信号，这里，电弧模拟信号的电流峰值大于或等于电流阈值，并向电源输出上述电弧模拟信号。通过采样控制模块在电弧模拟信号输入电源之后，检测电源的输出，并基于电源的输出检测该电源是否具有电弧防护性能。通过基于电弧模拟信号进行电弧防护性能测试，避免了在实际工作环境测试中复杂繁琐的安装调试过程，提高了电弧防护性能测试效率，同时降低了测试成本。
参见图6，图6是本申请实施例提供的电源系统的控制方法的流程示意图。本申请实施例提供电源系统的控制方法的适用于上述图1至图5所提供的电源系统，该电源系统包括电源、采样控制模块和电弧信号生成模块。该方法包括如下步骤：
S601，通过电弧信号生成模块生成电弧模拟信号，并向电源输出该电弧模拟信号。
S602，电源接收电弧模拟信号。
在一些可行的实施方式中，上述电弧信号生成模块包括信号发生器、第一信号处理单元、第二信号处理单元以及信号合并单元。通过上述信号发生器生成上述电源的工作电流模拟信号，并向上述第一信号处理单元和上述第二信号处理单元输出上述工作电流模拟信号。通过上述第一信号处理单元对上述工作电流模拟信号进行移相处理得到移相信号，并向上述信号合并单元输出该移相信号。通过上述第二信号处理单元基于上述工作电流模拟信号生成脉冲信号，并向上述信号合并单元输出该脉冲信号，这里，上述脉冲信号与上述工作电流模拟信号的第一相位差与上述移相信号与上述工作电流模拟信号之间的第二相位差相同。即上述脉冲信号与上述移相信号同步(通过同步使得脉冲信号叠加合并在上述移相信号信号周期末尾，从而使得生成的电弧模拟信号在信号周期末尾电流值陡增，与实际工作过程中有电弧产生时电源的输出电流类似)，从而基于同步的脉冲信号与移相信号得到的电弧模拟信号更贴近实际工作过程中有电弧产生时电源的输出电流。最后通过上述信号合并单元基于上述移相信号和上述脉冲信号生成上述电弧模拟信号，且上述电弧模拟信号的电流峰值大于或等于电流阈值(可以是超过电源工作输出电流峰值的30％及以上)，从而与实际工作中有电弧产生时电源的输出电流的电流值陡增特性类似。通过上述电弧模拟信号模拟实际工作过程中有电弧产生时电源的输出电流对上述电源进行电弧防护性能测试，避免了在实际工作环境进行测试所带来的复杂繁琐的安装调试过程，提高了电弧防护性能测试效率，测试成本低。
在一些可行的实施方式中，电源接收上述电弧模拟信号后，假设电源有电弧防护性能，则此时电源可以检测到电弧模拟信号并基于该信号进行电源保护。具体的，上述电源可以包括输出电流采样模块、电源保护控制模块和电源工作模块。通过上述输出电流采样模块在检测到上述电弧信号生成模块输入的电弧模拟信号时，向上述电源保护控制模块输出电弧模拟信号的电流值。再通过上述电源保护控制模块在检测到上述电流值(可以是电弧模拟信号的电流值，或者真实工作情况下大于或等于电流阈值的电流值)大于或等于上述电流阈值时，控制上述电源工作模块停止工作以保护电源。上述电源保护控制模块控制上述电源工作模块停止工作后，可以是电源输出电压小于工作电压阈值，或者输出电流小于工作电流阈值，还可以是电源输出电压与输出电流均分别小于工作电压阈值和工作电流阈值。假设电源不具有电弧防护性能，则此时电源接收上述电弧模拟信号后检测不到上述电弧模拟信号(即说明在实际工作中无法检测到生成的电弧)或者无法基于检测到的电弧模拟信号进行电源保护控制，电源输出保持正常工作状态，即电源输出电压与输出电流均不小于工作电压阈值和工作电流阈值。
S603，采样控制模块接收电源输出。
S604，采样控制模块基于电源输出检测电源是否具有电弧防护性能。
在一些可行的实施方式中，采样控制模块可以在上述电弧模拟信号输入上述电源之后，检测上述电源的输出电压或输出电流，如果检测到上述输出电压小于工作电压阈值或者检测到上述输出电流小于工作电流阈值时，确定上述电源具有电弧防护性能，输出上述电源具有电弧防护性能的指示信号。也可以同时检测上述电源的输出电压和输出电流，如果检测到上述输出电压小于工作电压阈值以及检测到上述输出电流小于工作电流阈值时，输出上述电源具有电弧防护性能的指示信号。本申请实施例以同时检测上述电源的输出电压和输出电流为例进行说明，下文不再赘述。这里，上述工作电压阈值与工作电流阈值分别为电源工作时的最小输出电压、电流值，如果电源的输出电压低于工作电压阈值以及输出电流低于工作电流阈值，则可以确定此时电源基于检测到的电弧进行了电源保护响应，即可以确定在输入上述电弧模拟信号后该电源可以基于该电弧模拟信号进行电弧防护，具有电弧防护性能。
在一些可行的实施方式中，上述采样控制模块还可以在检测到上述电源工作模块的输出电压小于工作电压阈值以及输出电流小于工作电流阈值时，控制上述输出电流采样模块与上述电弧信号生成模块断开连接。具体的，可以是控制输出电流采样模块中的开关断开以实现与上述电弧信号生成模块断开连接，也可以是控制电弧信号生成模块中的开关断开，或者，断开输出电流采样模块和电弧信号生成模块之间设置的数据交互开关。具体可根据实际应用场景确定，本申请实施例在此不做限制。当采样控制模块检测到上述电源工作模块的输出电压小于工作电压阈值和/或输出电流小于工作电流阈值时，则可以确定上述电源具有电弧防护性能。电弧防护性能检测结束后，断开输出电流采样模块与电弧信号生成模块连接以使上述输出电流采样模块可以检测电源在实际工作中的工作电流，从而可以基于实际工作中产生的电弧进行电源保护。
在一些可行的实施方式中，上述电源还可以包括输出电流传感器。上述采样控制模块在控制上述输出电流采样模块与上述电弧信号生成模块断开连接后，可以控制上述输出电流采样模块和上述输出电流传感器连接。当采样控制模块检测到上述电源工作模块的输出电压小于工作电压阈值和输出电流小于工作电流阈值时，则可以确定上述电源具有电弧防护性能。电弧防护性能检测结束后，断开输出电流采样模块与电弧信号生成模块连接，并控制上述输出电流采样模块和上述输出电流传感器连接，以使上述输出电流采样模块可以检测到上述输出电流传感器输出的上述电源工作模块的工作电流(即输出电流采样模块检测的电流由电弧信号生成模块的电弧模拟信号切换为输出电流传感器输出的工作电流)，向上述电源保护控制模块输出上述工作电流的电流值，从而对工作中可能出现的电弧进行检测以保护电源。
在本申请实施例中，电源系统中的电弧信号生成模块可以生成电弧模拟信号，将电弧模拟信号输入电源之后，通过采样控制模块检测电源的输出，并基于电源的输出检测该电源是否具有电弧防护性能。通过基于电弧模拟信号进行电弧防护性能测试，避免了在实际工作环境测试中复杂繁琐的安装调试过程，电弧防护性能测试效率更高，同时降低了测试成本。

Claims (10)

1.一种电源系统，其特征在于，所述电源系统包括电源、采样控制模块和电弧信号生成模块；所述采样控制模块连接所述电弧信号生成模块和所述电源；所述电弧信号生成模块包括信号发生器、第一信号处理单元、第二信号处理单元以及信号合并单元；
所述信号发生器用于生成所述电源的工作电流模拟信号，并向所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元输出所述工作电流模拟信号；
所述第一信号处理单元用于生成所述工作电流模拟信号的移相信号，并向所述信号合并单元输出所述移相信号；
所述第二信号处理单元用于基于所述工作电流模拟信号生成脉冲信号，并向所述信号合并单元输出所述脉冲信号，所述脉冲信号与所述工作电流模拟信号的第一相位差与所述移相信号与所述工作电流模拟信号之间的第二相位差相同；
所述信号合并单元用于基于所述移相信号和所述脉冲信号生成并向所述电源输出电弧模拟信号，所述电弧模拟信号的电流峰值大于或等于电流阈值；
所述采样控制模块用于在所述电弧模拟信号输入所述电源之后，检测所述电源的输出，并基于所述电源的输出检测所述电源是否具有电弧防护性能。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述第一信号处理单元包括移相器；所述第二信号处理单元包括反相器、积分电路和微分电路，所述信号合并单元包括加法器，其中，所述反相器的一端作为所述第二信号处理单元的输入端连接所述信号发生器，所述反相器的输出端通过所述积分电路连接所述微分电路的输入端，所述微分电路的输出端作为所述第二信号处理单元的输出端连接所述信号合并单元的加法器。
3.根据权利要求1-2任一项所述的电源系统，其特征在于，所述采样控制模块用于在所述电弧模拟信号输入所述电源之后，检测所述电源的输出电压和/或输出电流，并在所述输出电压小于工作电压阈值和/或所述输出电流小于工作电流阈值时，输出所述电源具有电弧防护性能的指示信号。
4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述电源包括输出电流采样模块、电源保护控制模块和电源工作模块；所述输出电流采样模块的一端作为所述电源的一端连接所述电弧信号生成模块，所述输出电流采样模块的另一端通过所述电源保护控制模块连接所述电源工作模块的一端，所述电源工作模块的另一端连接所述采样控制模块；
所述输出电流采样模块用于在检测到所述电弧信号生成模块输入的所述电弧模拟信号时，向所述电源保护控制模块输出所述电弧模拟信号的电流值；
所述电源保护控制模块用于在检测到所述输出电流采样模块输入的电流值大于或等于所述电流阈值时，控制所述电源工作模块停止工作。
5.根据权利要求4所述的电源系统，其特征在于，所述采样控制模块用于在检测到所述电源工作模块的输出电压小于所述工作电压阈值和/或输出电流小于所述工作电流阈值时，控制所述输出电流采样模块与所述电弧信号生成模块断开连接。
6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述电源还包括输出电流传感器，所述电源工作模块连接所述输出电流传感器；
所述采样控制模块用于在控制所述输出电流采样模块与所述电弧信号生成模块断开连接后，控制所述输出电流采样模块和所述输出电流传感器连接；
所述输出电流采样模块用于在检测到所述输出电流传感器输出的所述电源工作模块的工作电流时，向所述电源保护控制模块输出所述工作电流的电流值。
7.一种电源系统的控制方法，其特征在于，所述方法适用于电源系统中的采样控制模块，所述电源系统还包括电源和电弧信号生成模块；所述采样控制模块连接所述电弧信号生成模块和所述电源，所述电弧信号生成模块包括信号发生器、第一信号处理单元、第二信号处理单元以及信号合并单元，所述方法包括：
通过所述信号发生器生成所述电源的工作电流模拟信号，并向所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元输出所述工作电流模拟信号；
通过所述第一信号处理单元生成所述工作电流模拟信号的移相信号，并向所述信号合并单元输出所述移相信号；
通过所述第二信号处理单元基于所述工作电流模拟信号生成脉冲信号，并向所述信号合并单元输出所述脉冲信号，所述脉冲信号与所述工作电流模拟信号的第一相位差与所述移相信号与所述工作电流模拟信号之间的第二相位差相同；
通过所述信号合并单元基于所述移相信号和所述脉冲信号生成并向所述电源输出电弧模拟信号，所述电弧模拟信号的电流峰值大于或等于电流阈值；
在所述电弧模拟信号输入所述电源之后，检测所述电源的输出，并基于所述电源的输出检测所述电源是否具有电弧防护性能。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述检测所述电源的输出，并基于所述电源的输出检测所述电源是否具有电弧防护性能包括：
检测所述电源的输出电压和/或输出电流，并在所述输出电压小于工作电压阈值和/或所述输出电流小于工作电流阈值时输出所述电源具有电弧防护性能的指示信号。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述电源包括输出电流采样模块、电源保护控制模块和电源工作模块；所述输出电流采样模块的一端作为所述电源的一端连接所述电弧信号生成模块，所述输出电流采样模块的另一端通过所述电源保护控制模块连接所述电源工作模块的一端，所述电源工作模块的另一端连接所述采样控制模块，所述方法还包括：
所述采样控制模块在检测到所述电源工作模块的输出电压小于所述工作电压阈值和/或所述输出电流小于所述工作电流阈值时，控制所述输出电流采样模块与所述电弧信号生成模块断开连接。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述电源还包括输出电流传感器，所述电源工作模块连接所述输出电流传感器，所述控制所述输出电流采样模块与所述电弧信号生成模块断开连接之后，所述方法还包括：
所述采样控制模块控制所述输出电流采样模块和所述输出电流传感器连接。
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