输出电压补偿方法与流程

1.本技术是关于一种输出电压补偿方法，特别是关于一种用于直流电压源的输出电压补偿方法。


背景技术：

2.一般来说，如果直流电压源要同时设置有定电压电路和定电流电路，可以选择由定电压电路串联定电流电路，或者选择由定电流电路串联定电压电路。为了安全考虑，在设计此种直流电压源时，定电压电路会串联到定电流电路，并通过此串联设计提供输出电压。其原因在于，直流电压源在不同模式切换之下，例如定电流模式转换到定电压模式时，容易造成电流突波使得输出端的电流瞬间过大，除了可能导致待测组件的损坏，也会产生安全性的问题。据此，以定电流电路在输出端控制电流，可以避免电流失控的情况。
3.然而，在定电压电路串联到定电流电路的架构下，于直流电压源被待测组件拉载电流时，目前被发现直流电压源的输出电压并不稳定。举例来说，待测组件拉载电流的电流数值可能是造成直流电压源输出电压不稳定的原因。据此，业界需要一种输出电压补偿方法，所述输出电压补偿方法要能够操作在上述定电压电路串联到定电流电路的直流电压源，以解决直流电压源的输出电压不稳定的问题。


技术实现要素：

4.本技术所要解决的技术问题在于提供一种输出电压补偿方法，可以依据测量到的待测组件拉载电流的数值，产生电压补偿值以补偿输出电压，使得补偿后的输出电压可以符合默认的电压设定值。
5.本技术提出一种输出电压补偿方法，适用于具有串联的定电压电路与定电流电路的直流电压源，直流电压源用以提供输出电压至待测组件，所述输出电压补偿方法包含下列步骤。首先，依据待测组件的拉载电流与增益参数，产生电压补偿值。接着，依据电压设定值与电压补偿值，产生虚拟电流设定值。接着，依据虚拟电流设定值与拉载电流的拉载电流测量值，产生工作周期指令。以及，依据工作周期指令产生符合电压设定值的输出电压。其中增益参数关联于定电压电路的倍率参数。
6.于一些实施例中，增益参数更可以关联于直流电压源与待测组件之间的线路阻抗。在此，于依据电压设定值与电压补偿值，产生虚拟电流设定值的步骤中，更可以包涵：比较修正电压设定值与输出电压的输出电压测量值，以取得电压误差值。以及，由定电压补偿器转换电压误差值，取得虚拟电流设定值，修正电压设定值该电压设定值与电压补偿值的总和。另外，于依据虚拟电流设定值与拉载电流的拉载电流测量值，产生工作周期指令的步骤中，更可以包含：比较虚拟电流设定值与拉载电流测量值，以取得电流误差值；以及由定电流补偿器转换电流误差值，取得工作周期指令。接着，将工作周期指令经脉冲宽度调变转换，产生符该电压设定值该输出电压。
7.综上所述，本技术提出的输出电压补偿方法可以依据测量到的待测组件拉载电流
的数值，产生电压补偿值以补偿输出电压，使得补偿后的输出电压可以符合默认的电压设定值。此外，所述输出电压补偿方法还可以补偿直流电压源与待测组件之间的线路阻抗，使得应用本技术的直流电压源可以让待测组件收到补偿后的稳定电压。
8.有关本技术的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，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技术中记载的一些实施例，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它的附图。
10.图1是依据本技术一实施例的直流电压源的功能方块图；
11.图2是依据本技术一实施例的输出电压补偿方法的运算示意图；
12.图3是依据本技术一实施例的输出电压补偿方法的步骤流程图。
13.符号说明
14.1直流电压源10定电压电路
15.12定电流电路14连接线路
16.20定电压补偿器22定电流补偿器
17.24脉冲宽度调变器dut待测组件
18.s30～s36步骤流程
具体实施方式
19.在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。
20.请一并参阅图1与图2，图1是依据本技术一实施例的直流电压源的功能方块图，图2是依据本技术一实施例的输出电压补偿方法的运算示意图。如图所示，本技术提出的输出电压补偿方法可以应用于直流电压源1，直流电压源1具有串联的定电压电路10与定电流电路12。其中，定电流电路12做为直流电压源1的输出端，可以经由连接线路14电性连接到待测组件dut。于一个例子中，待测组件dut可以看成负载，可以消耗直流电压源1输出的电能。实务上，当待测组件dut工作时，待测组件dut会向直流电压源1拉载，即抽取直流电压源1提供的电流。一般来说，当待测组件dut向直流电压源1拉载时，直流电压源1输出的输出电压vout可能会些许下降。本实施例的输出电压补偿方法即是要补偿直流电压源1提供的输出电压vout，以解决输出电压vout下降的问题。
21.于一个例子中，直流电压源1要提供给待测组件dut一个默认输出电压，所述默认输出电压的数值本实施例称为电压设定值vset。不过，因为直流电压源1非理想组件，直流电压源1输出端测量到的输出电压vout的数值可能不等于电压设定值vset。本实施例将输出端测量到的输出电压vout的数值称为输出电压测量值vmea，电压设定值vset通常会大于等于输出电压测量值vmea。为了补偿电压设定值vset不等于输出电压测量值vmea的问题，本实施例是在电压设定值vset加上电压补偿值，使修正后的电压设定值可以让输出端测量到的输出电压vout的数值(即输出电压测量值vmea)等于电压设定值vset。
22.本实施例提供一种计算修正后的电压设定值的方式，如图2所示的运算方式，假设电压设定值vset和输出电压测量值vmea之间有一个电压误差值，所述电压误差值可以由馈入定电压补偿器20(定电压电路)转换成虚拟电流设定值。为了方便说明，本实施例是以频域中的运算表示数学式(1)如下：
23.(vset(s)-vmea(s))
×
cv＝iset’(s)(1)
24.于上述数学式(1)中，vset(s)代表频域中的电压设定值vset，vmea(s)代表频域中的输出电压测量值vmea，cv表示定电压补偿器20的转换手段，定电压补偿器20对应前述的定电压电路10。iset’(s)代表频域中的虚拟电流设定值。在此，定电压补偿器20是一种用于定电压电路10的转换函式，例如是一种将电压换算为电流的数字控制手段。有别于直接设定的电流设定值(iset)，频域中经由定电压补偿器20转换来的电流设定值本实施例表示为虚拟电流设定值iset’(s)。于一个例子中，所述电压误差值为数学式(1)的电压设定值vset(s)和输出电压测量值vmea(s)的差值，前述提到的电压补偿值其中一个功能便是补偿所述电压误差值。
25.随后，本实施例将虚拟电流设定值与拉载电流测量值进行比较，以取得电流误差值。再由定电流补偿器22转换电流误差值，取得工作周期指令。频域中的运算表示数学式(2)如下：
26.(iset’(s)-imea(s))
×
cc＝d(2)
27.于上述数学式(2)中，imea(s)代表频域中的拉载电流测量值imea。在此，拉载电流测量值imea关联待测组件dut正在的拉载电流，即经过测量拉载电流取得的数值。cc表示定电流补偿器22的转换手段，定电流补偿器22对应前述的定电流电路12。在此，定电流补偿器22同样是一种用于定电流电路12的转换函式，例如是一种将电流换算为脉冲宽度调变(pwm)中工作周期指令d的数字控制手段。接着，工作周期指令d可以经脉冲宽度调变转换成具有输出电压测量值vmea(s)的输出电压vout，表示数学式(3)如下：
28.d
×
f＝vmea(s)(3)
29.其中f为脉冲宽度调变转换器具有的默认输入电压参数，工作周期指令d馈入脉冲宽度调变转换器24之后，可以产生输出电压测量值vmea(s)。为了确定如何补偿电压误差值，本实施例将数学式(1)和数学式(2)代入数学式(3)，表示数学式(4)如下：
30.(((vset(s)-vmea(s))
×
cv)-imea(s))
×
cc
×
f＝vmea(s)(4)
31.由数学式(4)整理出输出电压测量值vmea(s)的表示式，可得数学式(5)：
32.vmea(s)＝((vset(s)
×
cv)-imea(s))
×
cc
×
f/(1+cv
×
cc
×
f)(5)
33.依据终值定理当时域t为无限大时频域s为零，以及一般情况下(cv
×
cc
×
f)远大于1，从而可得数学式(6)以及数学式(7)如下：
34.vmea(s)＝((vset(s)
×
cv)-imea(s))/cv(6)
35.vmea(s)＝vset(s)-imea(s)/cv(7)
36.由于cv可以表示数学式(8)，当s为零时，cv可以表示为一个倍率参数k代入数学式(7)可得数学式(9)：
37.cv＝k(s/ωz+1)/(s/ωp+1)(8)
38.vmea＝vset-imea/k(9)
39.实务上，于定电压补偿器20的转换手段中，倍率参数k为已知。本实施例将倍率参
数k倒数转换为增益参数g可以表示为数学式(10)：
40.vmea＝vset-imea
×
g(10)
41.本实施例经过上述计算，由数学式(10)可以判断出电压设定值vset和输出电压测量值vmea的差值就是imea
×
g。也就是说，假设本实施例补偿imea
×
g至电压设定值vset，让新的电压设定值vset’等于imea
×
g和电压设定值vset的总和，表示将数学式(10)中的电压设定值vset以数学式(11)中电压设定值vset’代入。那么当直流电压源1设定为电压设定值vset’时，输出电压测量值vmea应当会和电压设定值vset相符。在此，新的电压设定值vset’可以表示为数学式(11)，代入数学式(10)之后输出电压测量值vmea可以表示为数学式(12)：
42.vset’＝vset+imea
×
g(11)
43.vmea＝(vset+imea
×
g)-imea
×
g＝vset(12)
44.基于上述，本实施例可推导出电压补偿值关联于待测组件dut的拉载电流(拉载电流测量值imea)与增益参数g。增益参数g的单位是欧姆(v/a)，由于倍率参数k为已知，倍率参数k倒数的增益参数g也应当为已知。本实施例示范了依据不同的拉载电流测量值imea与已知的增益参数g，补偿电压设定值vset的方法，而补偿后的电压设定值vset’可以让直流电压源1的输出电压符合电压设定值vset。然而由于图1中，连接线路14实际上为非理想组件，从而经过连接线路14之后，待测组件dut接收到的输出电压vout还可能另外产生误差。为了解决上述问题，本实施例在此示范还可以通过进一步调整增益参数g，来校正待测组件dut接收到的输出电压vout。
45.以实际的例子来说，连接线路14的线路阻抗可以预先被量测出来，假设为40mω。另外假设定电压补偿器20的倍率参数k为80，则增益参数g为倍率参数k的倒数(1/80)，即12.5mω。如果依据数学式(11)，将增益参数g用12.5m代入，则意味着补偿后的电压设定值vset’可以让直流电压源1的输出电压vout符合电压设定值vset。然而，如果将增益参数g用52.5m(12.5m+40m)代入，则意味着补偿后的电压设定值vset’可以让待测组件dut接收到的输出电压vout符合电压设定值vset。本实施例实现了一种可以任意设定补偿位置的输出电压补偿方法，如果只要补偿在直流电压源1的输出端，则不需要考虑连接线路14的线路阻抗。又如果要补偿在待测组件dut的接收端，则再将连接线路14的线路阻抗一起补偿进增益参数g即可。
46.为了再次说明本技术的输出电压补偿方法，请一并参阅图1至图3，图3是依据本技术一实施例的输出电压补偿方法的步骤流程图。如图所示，于步骤s30中，依据待测组件dut的拉载电流与增益参数g，产生电压补偿值，所述电压补偿值即为数学式(11)中的(imea
×
g)。于步骤s32中，依据电压设定值vset与电压补偿值(imea
×
g)，产生虚拟电流设定值。如数学式(11)，补偿后的电压设定值vset’为电压设定值vset与电压补偿值(imea
×
g)的总和，此时再将补偿后的电压设定值vset’转换频域并代入数学式(1)，计算出对应的虚拟电流设定值iset’(s)。于步骤s34中，依据虚拟电流设定值iset’(s)与拉载电流的拉载电流测量值imea，产生工作周期指令d。接着，于步骤s36中，依据工作周期指令d产生符合电压设定值vset的输出电压vout。由上述可知，因为虚拟电流设定值iset’(s)已经对应补偿后的电压设定值vset’，从而工作周期指令d以及经脉冲宽度调变(pwm)转换的输出电压vout，都应当已经消除电压误差值，使得输出电压vout会符合电压设定值vset。
47.综上所述，本技术提供的输出电压补偿方法可以依据测量到的待测组件拉载电流的数值，产生电压补偿值以补偿输出电压，使得补偿后的输出电压可以符合默认的电压设定值。此外，所述输出电压补偿方法还可以补偿直流电压源与待测组件之间的线路阻抗，使得应用本技术的直流电压源可以让待测组件收到补偿后的稳定电压。
48.以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本技术技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本技术技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本技术内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本技术实质相同的技术或实施例。

技术特征：
1.一种输出电压补偿方法，适用于至少串联的一定电压电路的一直流电压源，该直流电压源用以提供一输出电压至一待测组件，其特征在于，所述输出电压补偿方法包含：依据该待测组件的一拉载电流与一增益参数，产生一电压补偿值；依据一电压设定值与该电压补偿值，产生一虚拟电流设定值；依据该虚拟电流设定值与该拉载电流的一拉载电流测量值，产生一工作周期指令；以及依据该工作周期指令产生符合该电压设定值的该输出电压；其中该增益参数关联于该定电压电路的一倍率参数。2.根据权利要求1所述的输出电压补偿方法，其特征在于，该增益参数更关联于该直流电压源与该待测组件之间的一线路阻抗。3.根据权利要求1所述的输出电压补偿方法，其特征在于，依据该电压设定值与该电压补偿值，产生该虚拟电流设定值的步骤中，更包含：比较一修正电压设定值与该输出电压的一输出电压测量值，以取得该电压误差值；以及由一定电压补偿器转换该电压误差值，取得该虚拟电流设定值；其中该修正电压设定值为该电压设定值与该电压补偿值的总和。4.根据权利要求1所述的输出电压补偿方法，其特征在于，依据该虚拟电流设定值与该拉载电流的该拉载电流测量值，产生该工作周期指令的步骤中，更包含：比较该虚拟电流设定值与该拉载电流测量值，以取得一电流误差值；以及由一定电流补偿器转换该电流误差值，取得该工作周期指令。5.根据权利要求1所述的输出电压补偿方法，其特征在于，更包含将该工作周期指令经脉冲宽度调变转换，产生符合该电压设定值的该输出电压。

技术总结
本申请提供一种输出电压补偿方法，适用于具有串联的定电压电路与定电流电路的直流电压源，直流电压源用以提供输出电压至待测组件，所述输出电压补偿方法包含下列步骤。首先，依据待测组件的拉载电流与增益参数，产生电压补偿值。接着，依据电压设定值与电压补偿值，产生虚拟电流设定值。接着，依据虚拟电流设定值与拉载电流的拉载电流测量值，产生工作周期指令。以及，依据工作周期指令产生符合电压设定值的输出电压。其中增益参数关联于定电压电路的倍率参数。的倍率参数。的倍率参数。


技术研发人员：方智焕
受保护的技术使用者：致茂电子（苏州）有限公司
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2023/7/13