一種多機并聯系統及電流加總方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量測試用電子設備領域，具體涉及一種應用于多機并聯電子設備系統的電流加總技術。
【背景技術】
[0002]在電子技術領域，由多個電子設備比如交流電源、直流電源及電子負載等測試設備組成的多機系統越來越受到市場的需求，多機組成串并聯系統以適應大功率多功能的需求，例如，當用戶需要使用大功率的電源時，往往是通過幾臺或幾十臺電源進行并聯，達到所需要的大功率輸出。此時用戶在讀取電源總的輸出電流時，需要通過對所并聯電源各自顯示的電流值進行累加，無法一目了然的讀出電流值。數字累加出來的電流會存在相位差，即加總的電流不是同一時刻的，結果顯示的電流與實際電流誤差很大，無法用來進行并聯系統的有功功率計算和諧波分析。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于為多多電子設備并聯系統提供一種電流加總技術，提高并聯總電流輸出的測量精度。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明由以下技術方案實現:
[0005]一種多機并聯系統，由多個電子設備并聯組成，其特征在于:其中一個電子設備設置為主機，其余電子設備設置為從機，所述電子設備包括一個電流加總電路，電流加總電路由加法器組成，加法器的反饋電阻采用數字電位器，主機、從機的采樣電流輸給主機的電流加總電路。
[0006]進一步地，從機的采樣電流通過連接器輸給主機電流加總電路。
[0007]多機并聯系統的電流加總方法包括如下步驟:
[0008](I)CPU根據接入電流的總路數，計算得到需要的反饋電阻的阻值大小，算法的依據是，通過反饋電阻控制加總后的電流信號放大倍數，保證加總后的信號在AD輸入信號的上限范圍內，同時調整滿電流輸出時加總電流信號接近AD滿幅值；
[0009](2) CPU對數字電位器進行控制，寫入所需阻值的控制字；
[0010](3)接入各路的電流信號，進行總電流的測量。
[0011]本發明具有如下有益效果:
[0012]1.對多機并聯系統總電流測量更精確，克服以往各路電流測量值單純累加方法，因單路測量相位差、時間差所帶來的總電流誤差；
[0013]2、加法器的反饋電阻采用數字電位器，使其能工作在輸入電流的大小和路數不確定情況下，增強了電路的適應性和可操作性；
[0014]3.所測總電流可用于并聯系統的有功功率計算和諧波分析；
[0015]4.適應性強，可在不修改硬件電路的基礎上，滿足多種并聯電路的測量需求；
【附圖說明】
[0016]圖1為電流加總電路原理圖；
[0017]圖2為電流加總電路連接示意圖。
[0018]圖3為基準產生單元結構圖.
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案進行詳細說明。
[0020]實施例一
[0021]如圖2所示，本實施例以一種多機并聯電源系統為例，多機并聯系統由多個電源并聯組成。其中一個電源設置為主機，其余電源設置為從機。電源包括AC-DC轉換模塊、功率放大模塊、電壓采樣單元，電流采樣單元，電流加總電路，AD轉換單元，控制單元，誤差放大單元。AC-DC轉換模塊將市電轉換為直流電作為功率放大模塊的直流電源輸入，功率放大模塊對輸入信號進行功率放大后輸出。電壓采樣單元采集功率放大模塊輸出端的電壓，電流采集單元采集功率放大模塊輸出端的電流，并將其輸入電流加總電路。AD轉換模塊輸入電壓采樣單元及電流加總電路的信號，進行模數轉換后輸出。控制單元讀取AD轉換模塊的輸出數據作為輸出電壓、輸出電流的瞬時值，計算電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數等各種參數。電壓采樣結果還送給誤差放大電路，作為電源輸出的反饋信號，與設置的波形基準相比較后，輸出誤差放大信號驅動功率放大模塊。
[0022]本實施例采用的方案是:主機的控制單元兼做底層CPU，主機、從機的電流采樣單元、電流加總電路通過DB25連接器連接在一起。多機并聯工作時，主機、從機的電流采樣結果分別直接輸入本機電流加總電路，從機的電流采樣結果還通過DB25連接器輸入主機電流加總電路。此時，從機的電流加總電路通過DB25連接器輸入的電流為零。主機的電流加總電路響應底層CPU的控制輸入主機和各從機的電流采樣結果，進行求和后送主機的AD轉換器進行模數轉換，然后輸出到底層CPU。
[0023]實施例二
[0024]如圖2，電流加總電路由加法器組成，加法器的反饋電阻Rl采用數字電位器實現，底層CPU根據接入的電流總路數和每路電流限值調整電位器的阻值。在不需要測量總電流時，可以利用一可控開關(圖中未畫出)將電流加總電路旁路。
[0025]如圖3所示，本實施例波形基準由一基準產生單元提供，基準產生單元在控制單元的控制下根據波形參數設置(電壓幅值、頻率、相位、起始角、停止角等)進行幅值、頻率、相位的合成，輸出波形基準。本實施中，基準產生單元由DDS控制模塊和DDS模塊組成，DDS控制模塊接收控制單元的控制信號，其中控制單元采用DSP或MCU實現，DDS控制模塊和DDS模塊采用FPGA實現。
[0026]多機并聯電源系統的電流加總流程包括如下步驟:
[0027](I)上位機確定系統中接入的電流的總路數和每路的最大電流值，將其作為輸入參數傳遞給底層CPU。
[0028]電流的總路數和每路的最大電流值可以根據系統內部主、從機在出廠時固化好的相應的電流總路數和最大電流值來確定，或者由用戶在搭建多機并聯系統時，在上位機界面設置。
[0029](2)底層CPU根據設置的參數，計算得到需要的反饋電阻的阻值大小，算法的依據是，通過反饋電阻控制加總后的電流信號放大倍數，保證加總后的信號在AD輸入信號的上限范圍內，同時調整滿電流輸出時加總電流信號接近AD滿幅值。例如:
[0030]假定選用的是256位的100ΚΩ的數字電位器，在已知多機的數量為N，系統最大電流值為Imax，單機輸出最大電流Ismax (假設單機輸出最大電流均相等)，則有單機的允許并入系統的最大電流Is:
[0031]Is Imax/N ；
[0032]此時，單機的放大倍數
[0033]A Is/Ismax Imax/ (Ismax*N) ；------------(I)
[0034]通過調節電位器組成的放大電路中，放大倍數A:
[0035]A = Rset/ (10K-Rset) ；-------------------------------(2)
[0036]其中Rset為設置的反饋阻值，由⑴⑵可得:
[0037]Rset/(10K-Rset) = Imax/(Ismax氺N) ；---------------(3)
[0038]設Imax/ (Ismax*N) = X,帶入式(3)，可得
[0039]Rset = 100K*X/(1+X) ；----------------------------(4)
[0040](3)底層CPU對數字電位器進行控制，寫入所需阻值的控制字；
[0041](4)導通各路的電流信號，進行總電流的測量，并將測量值上傳給上位機顯示。
[0042]上述實施例僅以由多個電源組成的電源系統為例對多機系統的電流加總進行說明，本發明并不局限于電源，本領域人員容易理解，該多機系統及其測量電流加總電路同樣適用于其它測量電子設備系統，電子設備可以是多種電子測量測試設備，比如電子負載、功率計等。
【主權項】
1.一種多機并聯系統，由多個電子設備并聯組成，其特征在于:其中一個電子設備設置為主機，其余電子設備設置為從機，所述電子設備包括一個電流加總電路，電流加總電路由加法器組成，加法器的反饋電阻采用數字電位器，主機、從機的采樣電流輸給主機的電流加總電路。2.如權利要求1所述的多機并聯系統，其特征在于:從機的采樣電流通過連接器輸給主機電流加總電路。3.如權利要求1所述的多機并聯系統，其特征在于:所述電子設備包括電源。4.如權利要求3所述的多機并聯系統，其特征在于:所述電源包括， 一電流采樣單元，采樣電源輸出的電流； 一 AD轉換單元，對所述電流加總電路的輸出進行模數轉換； 一控制單元，讀取AD轉換單元的輸出數據進行系統參數計算。5.如權利要求4所述的多機并聯系統，其特征在于:依據所述電流加總電路的電流加總信號在AD轉換單元的輸入信號上限范圍內調整所述數字電位器的阻值。6.如權利要求5所述的多機并聯系統，其特征在于:依據滿電流輸出時電流加總信號接近AD轉換單元的滿幅值調整所述數字電位器的阻值。7.權利要求1所述多機并聯系統的電流加總方法，其特征在于包括如下步驟: (I )CPU根據接入電流的總路數，計算得到需要的反饋電阻的阻值大小，算法的依據是，通過反饋電阻控制加總后的電流信號放大倍數，保證加總后的信號在AD輸入信號的上限范圍內，同時調整滿電流輸出時加總電流信號接近AD滿幅值； (2)CPU對數字電位器進行控制，寫入所需阻值的控制字； (3)接入各路的電流信號，進行總電流的測量。
【專利摘要】本發明涉及可編程電子設備領域，公開了一種多機并聯系統，由多個電子設備并聯組成，其特征在于其中一個電子設備設置為主機，其余電子設備設置為從機，所述電子設備包括一個電流加總電路，電流加總電路由加法器組成，加法器的反饋電阻采用數字電位器，主、從機的采樣電流輸給主機的電流加總電路。本發明對多機并聯電源系統總電流測量更精確，克服以往各路電流測量值單純累加方法，因單路測量相位差、時間差所帶來的總電流誤差。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN104932340
【申請號】CN201510263150
【發明人】馬海波, 其他發明人請求不公開姓名
【申請人】艾德克斯電子（南京）有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月21日