本發(fā)明涉及交流電子負載領(lǐng)域，具體涉及一種可控峰值因數(shù)的恒流負載控制電路及控制方法。

背景技術(shù)：

1、峰值因數(shù)是交流電源或者設(shè)備中一個重要指標，一定程度上反應(yīng)了不同用電設(shè)備的特性，峰值因數(shù)越大表示該設(shè)備輸入的能量沖擊越大，對電網(wǎng)或者供電電源的危害也就越大。相反，峰值因數(shù)越小，反應(yīng)該用電設(shè)備特性越好，對供電系統(tǒng)的危害越小。交流供電電源設(shè)備為了滿足不同用電設(shè)備的輸入能量沖擊，需要有輸出更高電流峰值因數(shù)的能力。因此，為了測試交流供電電源的峰值因數(shù)特性，可控峰值因數(shù)的交流負載顯得尤為重要，通過改變電流峰值因數(shù)模擬不同用電設(shè)備的輸入沖擊特性，然而大多數(shù)交流電子負載的峰值因數(shù)為，并且峰值因數(shù)不可控。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是提供一種可控峰值因數(shù)的恒流負載控制電路及控制方法，能夠解決上述問題，實現(xiàn)有效值和峰值因數(shù)雙重可控。

2、本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種可控峰值因數(shù)的恒流負載控制方法，包括數(shù)字控制和模擬控制；

4、數(shù)字控制包括步驟：

5、峰值因數(shù)有效值控制，計算給定峰值因數(shù)與采樣電流峰值因數(shù)的峰值因數(shù)誤差，調(diào)節(jié)輸出電流的峰值因數(shù)，作用于電流有效值給定，輸出新電流有效值給定；

6、電流有效值控制，計算輸出電流有效值和新電流有效值給定的輸出電流誤差，將誤差信號經(jīng)過計算后進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出模擬控制給定，控制輸出電流波形；

7、模擬控制包括步驟：

8、輸出電流瞬時外環(huán)控制，計算輸出電流當(dāng)前瞬時值點與給定信號的誤差，誤差信號經(jīng)過計算后輸出外環(huán)輸出信號；

9、輸出電流瞬時內(nèi)環(huán)控制，計算電容電流采樣信號與外環(huán)輸出信號的誤差，根據(jù)誤差調(diào)整實際輸出電流。

10、進一步的，通過積分環(huán)節(jié)對電流峰值因數(shù)誤差進行計算，再作用于電流有效值給定；

11、通過pi環(huán)節(jié)對輸出電流誤差進行計算，再進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。

12、進一步的，輸出電流瞬時外環(huán)控制采用pid控制，所述輸出電流瞬時內(nèi)環(huán)控制采用比例環(huán)節(jié)控制。

13、進一步的，峰值因數(shù)有效值控制包括步驟：

14、計算輸出電流有效值：

15、

16、其中，n代表參與計算有效值的電流離散的點數(shù)，代表第n個點電流值的平方；

17、計算采樣電流峰值因數(shù)：

18、

19、其中，為采樣電流峰值，為采樣電流有效值；

20、計算峰值因數(shù)誤差：

21、

22、計算峰值因數(shù)積分：

23、

24、其中，為峰值因數(shù)積分系數(shù)，為每個周期內(nèi)計算的峰值誤差，t為時間。

25、進一步的，電流有效值控制包括步驟：

26、計算輸出電流誤差：

27、

28、對輸出電流誤差進行比例積分pi運算：

29、

30、其中，為pi環(huán)節(jié)的比例系數(shù)，為pi環(huán)節(jié)的積分系數(shù)，為每個周期內(nèi)計算的輸出電流誤差，t為時間。

31、進一步的，通過ad轉(zhuǎn)換將模擬輸出的采樣電流有效值轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字量，得到和。

32、一種可控峰值因數(shù)的恒流負載控制電路，包括數(shù)字控制電路、模擬控制電路和ad/da轉(zhuǎn)換電路；

33、數(shù)字控制電路為有效值環(huán)，包括峰值因數(shù)有效值環(huán)和電流有效值環(huán)，所述峰值因數(shù)有效值環(huán)包括第一減法器、積分環(huán)節(jié)，第一減法器的輸出與積分環(huán)節(jié)的輸入端連接；所述電流有效值環(huán)包括乘法器、第二減法器、pi環(huán)節(jié)，所述乘法器輸入與積分環(huán)節(jié)輸出端連接，乘法器輸出端與第二減法器輸入端連接，第二減法器另一輸入端與輸出電流有效值連接，第二減法器輸出端與pi環(huán)節(jié)輸入端連接；

34、ad/da轉(zhuǎn)換電路包括ad轉(zhuǎn)換電路和da轉(zhuǎn)換電路，da轉(zhuǎn)換電路輸入端與pi環(huán)節(jié)輸出端連接，da轉(zhuǎn)換電路輸出端與模擬控制電路輸入端連接；ad將模擬輸出電流采樣轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字量，用于計算采樣電流有效值和采樣電流峰值因數(shù)；

35、模擬控制電路包括第三減法器、瞬時外環(huán)電路、第四減法器和瞬時內(nèi)環(huán)電路，所述瞬時外環(huán)電路包括pid電路，所述瞬時內(nèi)環(huán)電路包括比例電路，第三減法器一路輸入端與da轉(zhuǎn)換電路輸出端連接，第三減法器另一路輸入端與電流當(dāng)前瞬時值點連接，第三減法器輸出端與pid電路輸入端連接，pid電路輸出端與第四減法器一路輸入端連接，第四減法器另一路輸入端與電容電流采樣信號連接，第四減法器輸出端與比例電路輸入端連接。

36、進一步的，第一減法器的輸入分別為采樣電流峰值因數(shù)、給定峰值因數(shù)，輸出為，所述乘法器兩個輸入端分別為積分環(huán)節(jié)輸出端、電流有效值給定。

37、進一步的，瞬時外環(huán)電路包括電阻r1、電阻r2、電阻r3，電容c1、電容c2、電容c3、電容c4及運算放大器op1，電阻r1左端連接給定輸入，電容c1和電阻r1并聯(lián)連接，電阻r2左邊與電流當(dāng)前瞬時值點相連，電容c2和電阻r2并聯(lián)連接，電阻r1、電阻r2、電容c1、電容c2右邊均連接運算放大器op1的反相輸入端，電阻r3一端與運算放大器op1的同相輸入端相連，電阻r3另一端接地，電阻r4左邊連接運算放大器op1的反相輸入端，電阻r4右端同電容c3左邊相連，電容c3右邊連接運算放大器op1的輸出端，電阻r4和電容c3的串聯(lián)支路與電容c4并聯(lián)；

38、瞬時內(nèi)環(huán)電路包括電阻r5、電阻r6、電阻r7、電阻r8和運算放大器op2，電阻r6左邊連接運算放大器op1的輸出端，電阻r6右邊連接運算放大器op2的反相輸入端，電阻r5左邊連接電容電流采樣信號，電阻r5右邊連接運算放大器op2的反相輸入端，電阻r7的一端連接運算放大器op2的同相輸入端，電阻r7的另一端接地，電阻r8的左邊接運算放大器op2的反相輸入端，電阻r8右端連接運算放大器op2輸出端。

39、本發(fā)明的優(yōu)點在于：

40、本發(fā)明采用輸出電流峰值因數(shù)和輸出電流雙有效值環(huán)，實現(xiàn)了有效值和峰值因數(shù)雙重可控，模擬pid瞬時值外環(huán)控制極大提高了系統(tǒng)控制的響應(yīng)速度，電容電流的內(nèi)環(huán)控制技術(shù)抑制了諧振尖峰同時提高了帶寬，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

41、數(shù)模混合控制方式，充分利用數(shù)字控制有效值環(huán)的計算和模擬瞬時值的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)控制的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種可控峰值因數(shù)的恒流負載控制方法，其特征在于，包括數(shù)字控制和模擬控制；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可控峰值因數(shù)的恒流負載控制方法，其特征在于，通過積分環(huán)節(jié)對電流峰值因數(shù)誤差進行計算，再作用于電流有效值給定；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述可控峰值因數(shù)的恒流負載控制方法，其特征在于，所述輸出電流瞬時外環(huán)控制采用pid控制，所述輸出電流瞬時內(nèi)環(huán)控制采用比例環(huán)節(jié)控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述可控峰值因數(shù)的恒流負載控制方法，其特征在于，所述峰值因數(shù)有效值控制包括步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述可控峰值因數(shù)的恒流負載控制方法，其特征在于，所述電流有效值控制包括步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述可控峰值因數(shù)的恒流負載控制方法，其特征在于，通過ad轉(zhuǎn)換將模擬輸出的采樣電流有效值轉(zhuǎn)換成離散數(shù)字量，得到和。

7.一種可控峰值因數(shù)的恒流負載控制電路，其特征在于，包括數(shù)字控制電路、模擬控制電路和ad/da轉(zhuǎn)換電路；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述可控峰值因數(shù)的恒流負載控制電路，其特征在于，所述第一減法器的輸入分別為采樣電流峰值因數(shù)、給定峰值因數(shù)，輸出為，所述乘法器兩個輸入端分別為積分環(huán)節(jié)輸出端、電流有效值給定。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述可控峰值因數(shù)的恒流負載控制電路，其特征在于，所述瞬時外環(huán)電路包括電阻r1、電阻r2、電阻r3，電容c1、電容c2、電容c3、電容c4及運算放大器op1，電阻r1左端連接給定輸入，電容c1和電阻r1并聯(lián)連接，電阻r2左邊與電流當(dāng)前瞬時值點相連，電容c2和電阻r2并聯(lián)連接，電阻r1、電阻r2、電容c1、電容c2右邊均連接運算放大器op1的反相輸入端，電阻r3一端與運算放大器op1的同相輸入端相連，電阻r3另一端接地，電阻r4左邊連接運算放大器op1的反相輸入端，電阻r4右端同電容c3左邊相連，電容c3右邊連接運算放大器op1的輸出端，電阻r4和電容c3的串聯(lián)支路與電容c4并聯(lián)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及交流電子負載領(lǐng)域，公開了一種可控峰值因數(shù)的恒流負載控制電路及控制方法，采用了輸出電流峰值因數(shù)和輸出電流雙有效值環(huán)，實現(xiàn)了有效值和峰值因數(shù)雙重可控，模擬PID瞬時值外環(huán)控制極大提高了系統(tǒng)控制的響應(yīng)速度，電容電流的內(nèi)環(huán)控制技術(shù)，抑制了諧振尖峰同時提高了帶寬，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。數(shù)模混合控制方式，充分利用數(shù)字控制有效值環(huán)的計算和模擬瞬時值的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)控制的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：白洪超,嚴紀志,許可,陳帥先
受保護的技術(shù)使用者：山東艾諾智能儀器有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15