[发明专利]消除交流电源输出周期对称波形中直流分量的装置及方法

权利要求书

1.消除交流电源输出周期对称波形中直流分量的装置，其特征在于，包括：信号发生单元、DC控制单元、DC采样电路、环路控制单元和功率单元，

所述信号发生单元用于发出交流电源的过零点和周期信息，所述信号发生单元分别与DC控制单元和环路控制单元相连接；

所述DC控制单元根据交流电源的过零点和周期信息，产生对应的控制信号控制DC采样电路采样实际输出信号，获取整周期的直流分量，并将直流分量送入环路控制单元；

所述环路控制单元用于修正控制量，逐渐去除波形中的直流分量，通过功率单元输出目标设定值波形，形成一个闭环控制，最终将输出波形的直流分量消除或者稳定在阈值范围内；

所述DC采样电路由一个积分单元和ADC采样电路组成，所述积分单元由运算放大器、电容、开关和电阻组成；

所述DC控制单元控制积分单元获取直流分量值过程包括快速过程、慢速过程和消除过程，其中，

快速过程：电源设备刚输出ON信号，波形开始输出时，控制积分一个波形周期获取直流分量，当直流分量降低到一定的阈值后，控制进入慢速过程；

慢速过程：波形稳定且直流分量低于一定的阈值时，延长积分时间，积分时间包含多个波形周期；

消除过程：当波形运行过程中，发生波形频率变换、波形幅值变化或ON/OFF信号变化，DC控制单元丢弃积分单元获取直流分量值，并控制输出复位信号至DC采样电路，积分单元到波形的过零点再重新开始积分。

2.根据权利要求1所述的消除交流电源输出周期对称波形中直流分量的装置，其特征在于，为了保护电路不损坏，在没有直流分量的情况下，积分单元获取的最大峰值的计算公式如下：

其中，Vmax:电源设备能输出的最大瞬时峰值电压，sin(wt):电源设备能输出的最小频率的交流正弦波形，T : 电源设备能输出的最小周期，Rs:积分单元中的电阻值，Cf:积分单元中的反馈电容值。

3.根据权利要求1所述的消除交流电源输出周期对称波形中直流分量的装置，其特征在于，所述环路控制单元消除直流分量处理为：

其中，T表示波形周期，sin(wt)表示波形的瞬时值，DC表示需要抵消的直流分量值，DC/T 表示每次瞬时值需要抵消的DC值，表示一个周期波形，相当于波形中抵消DC量。

4.消除交流电源输出周期对称波形中直流分量的方法，基于权利要求1-3任一项所述的消除交流电源输出周期对称波形中直流分量的装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：信号发生单元用于发出交流电源的过零点信号和周期信息，DC控制单元根据过零点信号控制DC采样电路采样实际输出信号，DC采样电路测量一定周期内波形的直流分量和校准系数；

设定设备在直流模式下，分别输出直流电压va,vb，并且控制积分时长t，获取ADC采样电路采样的码值codea，codeb ，计算校准系数mx 和mb，计算公式：

，

；

其中，Rs:积分单元中的电阻值，Cf:积分单元中的反馈电容值；

在校准模式下，获取测量设备理论输出0V时，实际测量得到0V对应的直流值，该量是物理系统的直流偏置Vzero，

最终获取直流分量的值：Vdc=（mx*code+mb）-Vzero，其中code是直流分量在时长t=num*Ts下的积分码值，Ts为采样周期，积分时长为num个Ts；

步骤二：DC控制单元控制积分单元获取波形的直流分量值，将该直流分量值送入环路控制单元修正控制量；

步骤三：环路控制单元修正控制量，逐渐去除波形中的直流分量，通过功率单元输出目标设定值波形，形成一个慢速的闭环控制，最终将输出波形的直流分量消除或者稳定在阈值范围内。