专利名称：数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法
技术领域：
本发明是一种数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法。
背景技术：
传统测量系统频宽及波德图的做法大致可分为三种，其包含有以信号产生器进行 量测、网络分析仪及频率响应分析仪，其中以信号产生器进行量测的做法优点为不需使用昂贵的仪器，而缺点为当噪声过大 时，测量误差会大幅提升且测量时较为繁琐，当所测量的频率点数增加，所需的时间亦相对 提升。网络分析仪的信号输入端皆有带通滤波器，使量测的频率可追随内建正弦波扰动 量以确保信号正确性。频率响应分析仪是分为两种不同运算模式，其分别为快速傅立叶转换与离散傅立 叶运算，而该快速傅立叶转换其优点为运算快，但有取样点的限制，一般适合高频的分析， 另，离散傅立叶运算虽测试时间较长，但检测的结果较不易被干扰。而上述的量测方法共同缺点为输出扰动量与读回的预定信号皆为模拟型式，因此 对于目前以微处理器或数字电路所建构的数字功率控制系统皆无法使用或精确量地测出 系统的频率响应特性，上述的设备限制使控制策略的设计以尝试错误与修正的方式来建立 补偿器，缺乏系统化的设计与验证。而闭回路控制系统的补偿器设计又为数字功率系统或 数字控制系统建构中重要的一环，故有待强化频率响应的量测方法作为补偿器设计的验证 依据。
发明内容
本发明数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其主要步骤包含有A、 扰动量命令读取步骤是由模拟数字转换单元接受一模拟信号命令并混入至一数字系统单 元的既有命令成份，B、相位延迟补偿步骤根据该数字系统单元不同的取样频率及该时间 延迟参数而设计成一相位超前补偿器，并将该相位超前补偿器加入至该数字系统单元，C、 系统量测步骤再将该数字系统单元加入一混波计算单元及一供给单元，使该模拟信号命 令可经由该数字系统单元及该混波计算单元并混入至该供给单元，且进一步驱动一电源电 路，同时，再由该电源电路回馈一信号进入该数字系统单元及该混波计算单元扣除既有命 令成份后，送入至该相位超前补偿器进行补偿，并再产生一模拟输出信号，由此，可由上述 数字系统单元做为频率响应分析仪量测系统波德图的界面，而达到直接量测的便利性。由此，可由上述数字系统单元做为该频率响应分析仪量测系统波德图的界面，而 达到直接量测的便利性，并由相位超前补偿器进行相位补偿，使可得到较精确的系统数据 值。
本发明其它实施例与优点可参照后述附图、详细说明以及申请专利范围。上述的 概要说明以及后述的详细说明仅为示范与说明的用，但并非限定本发明以及申请专利范 围，其中图1是本发明的流程方块图。图2是本发明扰动量命令读取步骤的电路方块图。图3是图2中模拟信号命令及比对信号的波形图。图4是本发明时间延迟的补偿步骤的电路方块图。图5是本发明补偿后模拟信号命令及比对信号的波形图。图6是本发明电源电路的闭回路的流程图。图7是图6未固定信号回传时间的波德图。图8是图6固定信号回传时间的波德图。
具体实施例方式首先，请参阅图1所示本发明较佳实施例的流程方块图与图2所示本发明较佳实施 例的扰动量命令读取步骤的电路方块图，其中，本发明较佳实施例的流程主要是包含有A、扰动量命令读取步骤1 扰动量命令读取步骤1中，是利用一频率响应分析仪(FrequencyResponse Analyzer, FRA) 10及一数字系统单元20，而该频率响应分析仪10是具有一扰动命令输出端 11、一与该扰动命令输出端相连接的第一信号端12及一第二信号端13，该频率响应分析仪 10是可由该扰动命令输出端11产生一模拟信号命令i。md，且该模拟信号命令i。md是分别混 入该数字系统单元20及该第一信号端12，同时，该数字系统单元20是还包含有一模拟数字 转换单元21、一信号控制器22、一串行周边界面23及一数字模拟转换器24，该频率响应分 析仪10的扰动命令输出端11是与该模拟数字转换单元21连接，该模拟数字转换单元21 再与该信号控制器22连接，该信号控制器22更再与该串行周边界面23连接，同时，该串行 周边界面23是与该数字模拟转换器24连接，最后，该数字模拟转换器24是连接于该频率 响应分析仪10的第二信号端13，而使该模拟模式的模拟信号命令i。md可依序经由该模拟数 字转换单元21、该信号控制器22、该串行周边界面23及该数字模拟转换器24，而产生一比 对信号i。。ml，该比对信号i。。ml是输入至该第二信号端13。请再配合参阅图3所示，为图2中模拟信号命令及比对信号的波形图，当该频率响 应分析仪10输入IOKHz的模拟信号命令i。md，且该数字系统单元20的取样频率IOOKHz时， 该模拟信号命令i。md会经由上述数字系统单元20，并产生该比对信号i。。ml，而该模拟信号命 令i。md与该比对信号i。。ml对应的波形分别为波形Wl及波形W2，可明显看出波形Wl、W2两 者具有相位延迟现象，而由此相位延迟现象可分析得一时间延迟参数。B、相位延迟的补偿步骤2 请同时参阅图4所示其是为本发明时间延迟的补偿步骤的电路方块图，于B、相位 延迟补偿步骤2中，是根据该数字系统单元20不同的取样频率及上述时间延迟参数而设计 成一相位超前补偿器25，并将该相位超前补偿器25加入至该数字系统单元20，而更进一步 界定出一数字系统单元20A，而该相位超前补偿器25是连接于该信号控制器22与该串行周边界面23间，使其可以补偿该数字系统单元20取样时其相位延迟现象所造成的时间延迟参数。请再配合参阅图5所示，为本发明补偿后模拟信号命令及比对信号的波形图，当 该频率响应分析仪10输入IOKHz的模拟信号命令i。md，且该数字系统单元20的取样频率 IOOKHz时，该模拟信号命令i。md会经由加入该相位超前补偿器25的数字系统单元20A，并 产生一比对信号i。。m2，而该模拟信号命令i。md与该比对信号i。。m2对应的波形分别为波形Wi 及波形W3，而由该图中可明显看出经由该相位超前补偿器25的相位补偿后，该波形W1、W3 是呈同相位。C、系统量测步骤3:请同时参阅图6所示，其是为本发明电源电路的闭回路的流程图，于C、系统量测 步骤3中，其是再将该数字系统单元20A加入一混波计算单元26及一供给单元27，并更进 一步界定出一数字系统单元20B，而该混波计算单元26是分别与该模拟数字转换单元21及 该信号控制器22相连接，并可分别接受该模拟数字转换单元21及该信号控制器22转换后 的信号且加以混波计算，而该混波计算单元26更再与该供给单元27及该相位超前补偿器 25相连接，又，该供给单元27是包含有一补偿器271及一脉冲宽度调变产生器272，而该补 偿器271是一端与该混波计算单元26连接，另端则与该脉冲宽度调变产生器272连接，而 于本发明较佳实施例中该补偿器271是为比例积分补偿器，同时，该脉冲宽度调变产生器 272是可提供一信号驱动一电源电路200，而于本发明较佳实施例中该电源电路200是为一 功率晶体所组成的输出电压调变电路，且该电源电路200是回馈一经由该模拟数字转换单 元21及该信号控制器22的回馈信号，而该回馈信号ifb会再混入该混波计算单元26进 行混波计算，并更传输至该相位超前补偿器25进行相位补偿，而后再将经该相位超前补偿 器25补偿后的信号依序传输经由该串行周边界面23及该数字模拟转换器24，并产生一模 拟输出信号i。ut回传至该频率响应分析仪10的第二信号端13，而进一步做一信号比对分 析。仍请参阅图6所示，该频率响应分析仪10是会由该扰动命令输出端11产生该模 拟信号命令i。md并传输至该模拟数字转换器21进行转换，而产生一第一数字信号idigl及一 第二数字信号idig2，其中该第一数字信号idigl是再混入该信号控制器22，并得一扰动信号 idis，而该第二数字信号idig2则直接混入该混波计算单元26，并与该扰动信号idis相加产生 一混合命令imix，同时，该混合命令imix更与该回馈信号、相减得一变动信号i。h，而该变动 信号i。h是再混入该补偿器271，使可进一步供给该脉冲宽度调变产生器272，使该脉冲宽度 调变产生器272可提供一固定信号驱动该电源电路200，另，该回馈信号ifb更与该第二数 字信号idig2混入该混波计算单元26，并进行信号相减而得一补偿信号i。。p，该补偿信号i。。p 是依序经该相位超前补偿器25、该串行周边界面23及一数字模拟转换器24传输转换得该 模拟输出信号i。ut，而该模拟输出信号i。ut是传回至该频率响应分析仪10的第二信号端13， 由此，使可由上述数字系统单元20B做为该频率响应分析仪10量测系统波德图的界面，而 达到直接量测的便利性。请再配合参阅图7及图8所示，分别为图6未固定信号回传时间及固定信号回传 时间的波德图，上述数字系统单元20B经由上述C、系统量测步骤3实施后所量测出的数字 式功率控制系统的波德图，请先参阅图7所示，由图7中可看出由本方法将补偿参数加入该数字系统单元20B后，该数字系统单元20B于频率响应分析仪10所实测波形曲线W4是近 似与以实际组件参数仿真方式所得的波形曲线W5，惟，实测波形曲线W4与用实际组件参数 以仿真方式所得的波形曲线W5两者的相位在高频部份虽仍存有误差，因此，于本发明较佳 实施例中，其是将该模拟数字转换单元21的信号在固定取样频率下回传至该第二信号端 13的时间固定，请再参阅图8所示，如此可以精准地补偿该实测波形曲线W4与该仿真波形 曲线W5间的相位误差，以得到更精确的实测波形曲线W6。
权利要求
一种数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其主要步骤包含有A、扰动量命令读取步骤是提供一模拟信号命令混入至一数字系统单元，且产生一比对信号，而该模拟信号命令与该比对信号两者经比较后得一时间延迟参数；B、相位延迟补偿步骤根据该数字系统单元不同的取样频率及上述时间延迟参数而设计成一相位超前补偿器，并将该相位超前补偿器加入至该数字系统单元，使其可以补偿该数字系统单元所产生的相位延迟；以及C、系统量测步骤再将该数字系统单元加入一混波计算单元及一供给单元，使该模拟信号命令可经由该数字系统单元及该混波计算单元并混入至该供给单元，且进一步驱动一电源电路，同时，再由该电源电路回馈一经由该数字系统单元及该混波计算单元的信号，而混入至该相位超前补偿器进行补偿，并再产生一模拟输出信号，而使可由该模拟信号命令与该模拟输出信号做系统频宽及相位验证。
2.依权利要求1所述的数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其中，该模 拟信号命令为一频率响应分析仪所产生的模拟信号。
3.依权利要求2所述的数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其中，于A、 扰动量命令读取步骤中，该数字系统单元还包含有一模拟数字转换单元、一信号控制器、一 串行周边界面及一数字模拟转换器，该模拟信号命令是依序经由该模拟数字转换单元、该 信号控制器、该串行周边界面及该数字模拟转换器，而产生该比对信号。
4.依权利要求3所述的数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其中，于B、 相位延迟补偿步骤中，该相位超前补偿器是连接于该信号控制器与该串行周边界面间。
5.依权利要求4所述的数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其中，于C、 系统量测步骤中，该混波计算单元可接受该模拟数字转换单元及该信号控制器转换后的信 号，并分别混入该供给单元及该相位超前补偿器。
6.依权利要求3所述的数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其中，该模 拟数字转换单元的信号回传时间是为固定。
7.依权利要求1所述的数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其中，该供 给单元还包含有一补偿器及一脉冲宽度调变产生器，而该补偿器是一端与该混波计算单元 连接，另端则与该脉冲宽度调变产生器连接，使该混波计算单元所混合的信号可依序通过 该补偿器及该脉冲宽度调变产生器，并提供一信号驱动该电源电路。
8.依权利要求7所述的数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其中，该补 偿器是为比例积分补偿器。
9.依权利要求1所述的数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，其中，电源 电路为一功率晶体所组成的输出电压调变电路。
全文摘要
一种数字式功率控制系统频宽与相位验证策略的方法，包含扰动量命令读取步骤由模拟数字转换单元接受一模拟信号命令并加入至一数字系统单元的既有命令成份；相位延迟补偿步骤根据数字系统单元不同的取样频率及时间延迟参数而设计成一相位超前补偿器，并将相位超前补偿器加入至数字系统单元；系统量测步骤再将数字系统单元加入一混波计算单元及一供给单元，使模拟信号命令可经由数字系统单元及混波计算单元并混入至供给单元，且进一步驱动一电源电路，再由电源电路回馈一信号进入数字系统单元及混波计算单元扣除既有命令成份后，送入至相位超前补偿器进行补偿，并再产生一模拟输出信号，可由上述数字系统单元做为频率响应分析仪量测系统波德图的界面，而达到直接量测的便利性。
文档编号G05B19/04GK101963788SQ20091016463
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者黄明熙 申请人:擎宏电子企业有限公司