电源控制方法、电子设备及存储介质与流程

1.本技术涉及电源技术领域，尤其涉及电源控制方法、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.常规电源一般会采用以下两种处理方式来控制，第一、采用模拟电路搭成的真有效值转换电路来进行控制，由于响应迟缓，且模拟电路里面的增益和偏置微调需要有经验的工程师手动调试，控制对象是直流输出电压，因此无法控制脉冲型能量输出，而且电路设计复杂，量产麻烦。第二，在时域范围内处理信号，信号的处理方法比较简单、直观，而且易于实现，但是在检测过程中，由于容易受到硬件电路的干扰等因素导致测量结果有很大的不确定性，致使测量精度比较低。
3.因此，需要研发一种处理时延低且抗干扰性强的电源控制方法，以提升电源控制效率，提高电源可靠性。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种电源控制方法，该电源控制方法，能够提高响应特性，降低处理时延，提高抗干扰性，实现高性能的电源控制。
5.本技术第一方面提供一种电源控制方法，包括：
6.通过adc采样芯片按照预设采样周期采集功率管输出的电参数采样数据，电参数采样数据为电流采样数据或电压采样数据；
7.对电参数采样数据进行校正处理，得到电参数校正数据；
8.对电参数校正数据进行傅里叶变换分析，得到直流信号分量以及若干个交流信号分量；根据直流信号分量确定直流分量有效值，并分别根据各个交流信号分量确定各个交流信号分量对应的谐波有效值；
9.根据直流分量有效值以及各个谐波有效值确定电参数有效值；
10.根据电参数有效值与电参数目标设定值确定电参数偏差；
11.根据电参数偏差确定功率管的pwm控制信号。
12.在一种实施方式中，根据直流分量有效值以及各个谐波有效值确定电参数有效值，包括：
13.通过第一公式确定直流分量有效值以及各个谐波有效值的平方和的平方根，得到电参数有效值，第一公式为：
[0014][0015]
其中，c1为直流分量有效值，c2至cq表示各个谐波有效值，w为电参数有效值。
[0016]
在一种实施方式中，对电参数校正数据进行傅里叶变换分析，包括：
[0017]
将电参数校正数据转换为频域信号数据。
[0018]
在一种实施方式中，将电参数校正数据转换为频域信号数据，包括：
[0019]
通过第二公式将电参数校正数据转换为频域信号数据，第二公式为：
[0020][0021]
其中，x[n]为电参数校正数据中的时域离散电参数，x[k]为频域信号数据，n为电参数校正数据对应的采样点数量，n为采样点的序列索引，k为频域值。
[0022]
在一种实施方式中，对电参数采样数据进行校正处理，包括：
[0023]
对电参数采样数据进行去偏置处理，去偏置处理包括：增益误差处理以及偏置误差处理。
[0024]
在一种实施方式中，对电参数采样数据进行去偏置处理，得到电参数校正数据，包括：
[0025]
将电参数采样数据乘以gain值之后，加上offset值，得到电参数校正数据，gain值为设定增益补偿值，offset值为设定偏置补偿值。
[0026]
在一种实施方式中，根据电参数有效值与电参数目标设定值确定电参数偏差，包括：
[0027]
将电参数有效值减去电参数目标设定值得到电参数偏差。
[0028]
在一种实施方式中，根据电参数偏差确定功率管的pwm控制信号，包括：
[0029]
通过环路控制器对电参数偏差进行环路控制运算，得到环路控制运算结果；
[0030]
根据环路控制运算结果确定pwm控制信号。
[0031]
本技术第二方面提供一种电子设备，包括：
[0032]
处理器；以及
[0033]
存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
[0034]
本技术第三方面提供一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
[0035]
本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0036]
通过adc采样芯片按照预设采样周期采集功率管输出的电参数采样数据，对电参数采样数据进行校正处理，得到电参数校正数据，对电参数校正数据进行傅里叶变换分析，得到直流信号分量以及若干个交流信号分量，根据直流信号分量确定直流分量有效值，并分别根据各个交流信号分量确定各个交流信号分量对应的谐波有效值，根据直流分量有效值以及各个谐波有效值确定电参数有效值，从而通过傅里叶变换分析，按照信号在频域范围内的频率特性来对信号进行处理，抗干扰性强，不容易受到硬件电路的干扰，计算结果稳定；进一步地根据电参数有效值与电参数目标设定值确定电参数偏差，根据电参数偏差确定功率管的pwm控制信号，从而实现功率管的调压、调流以及调功率的控制，简化电路结构，提高响应特性，降低处理时延，实现直流或脉冲能量控制，使得功率管输出的电压、电流或功率稳定，负载曲线平滑，实现更高性能的电源控制。
[0037]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
[0038]
通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0039]
图1是本技术实施例示出的电源控制方法实施例一的流程示意图；
[0040]
图2是本技术实施例示出的电源控制方法实施例二的流程示意图；
[0041]
图3是本技术实施例示出的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0042]
下面将参照附图更详细地描述本技术的优选实施方式。虽然附图中显示了本技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0043]
在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0044]
应当理解，尽管在本技术可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0045]
实施例一
[0046]
常规电源一般会采用以下两种处理方式来控制，第一、采用模拟电路搭成的真有效值转换电路来进行控制，由于响应迟缓，且模拟电路里面的增益和偏置微调需要有经验的工程师手动调试，控制对象是直流输出电压，因此无法控制脉冲型能量输出，而且电路设计复杂，量产麻烦。第二，在时域范围内处理信号，信号的处理方法比较简单、直观，而且易于实现，但是在检测过程中，由于容易受到硬件电路的干扰等因素导致测量结果有很大的不确定性，致使测量精度比较低。因此，需要研发一种处理时延低且抗干扰性强的电源控制方法，以提升电源控制效率，提高电源可靠性。
[0047]
针对上述问题，本技术实施例提供一种电源控制方法，能够提高响应特性，降低处理时延，提高抗干扰性，实现高性能的电源控制。
[0048]
以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。
[0049]
图1是本技术实施例示出的电源控制方法实施例一的流程示意图。
[0050]
请参阅图1，本技术实施例示出的电源控制方法的实施例一，包括：
[0051]
101、通过adc采样芯片按照预设采样周期采集功率管输出的电参数采样数据；
[0052]
在本技术实施例中，电参数采样数据为电流采样数据或电压采样数据的其中一种，adc采样芯片可以选用fpga芯片来进行驱动，使得采样效率更高，该预设采样周期是指
电参数信号的周期数量，示例性的，假设预设采样周期为7个周期，则采集7个周期的电流信号或者是电压信号，预设采样周期为正整数，在实际应用中，预设采样周期的设定方式是多样的，需根据实际应用情况进行设定，此处不作唯一限定。
[0053]
102、对电参数采样数据进行校正处理，得到电参数校正数据；
[0054]
在实际应用中，adc采样芯片所采集的数据会由于adc采样芯片自身所带来的误差而产生偏差，因此需要对电参数采样数据的偏差进行补偿校正，将电参数采样数据校正后得到电参数校正数据，以提升控制精度。
[0055]
103、对电参数校正数据进行傅里叶变换分析；
[0056]
在本技术实施例中，傅里叶变换分析采用快速傅里叶变换(fast fourier transform，fft)来进行分析，快速傅里叶变换即是利用计算机计算离散傅里叶变换的计算方法。
[0057]
可以理解的是，在进行快速傅里叶变换后，频域值为零时得到的傅里叶级数的系数即为信号的直流分量，即是本技术实施例中的直流信号分量，也可以将该直流信号分量视为信号的平均值或偏置值，反映了该直流分量的信号强度。而当频域值大于零的波形则称为周期信号的谐波，其傅里叶级数系数称为信号的交流分量，反映了该交流分量的信号强度，由于频域值大于零的谐波具有多个，因此会得到若干个交流信号分量，其中，当频域值等于1时，该谐波又称为基波，频率大小为fs/n，其他谐波的频率为基波的整数倍。进一步地根据直流信号分量确定直流分量有效值，直流分量有效值即是直流信号分量本身，并分别根据各个交流信号分量确定各个交流信号分量对应的谐波有效值，该谐波有效值即是交流信号分量的均方根值，均方根值的计算方法是先平方、再平均、然后开方。
[0058]
104、根据直流分量有效值以及各个谐波有效值确定电参数有效值；
[0059]
可以理解的是，当电参数采样数据为电流采样数据时，得到的电参数有效值为电流有效值；相应的，当电参数采样数据为电压采样数据时，得到的电参数有效值为电压有效值。
[0060]
105、根据电参数有效值与电参数目标设定值确定电参数偏差；
[0061]
电参数目标设定值可以包含但不限于电流目标设定值以及电压目标设定值，当电参数有效值为电流有效值时，电流有效值与电流目标设定值确定电流偏差；相应的，当电参数有效值为电压有效值时，电压有效值与电压目标设定值确定电压偏差。在实际应用中，还可以设定功率目标设定值，由于根据电流有效值和电压有效值可以求得功率有效值，因此亦可以设置功率目标设定值来与功率有效值确定功率偏差。
[0062]
106、根据电参数偏差确定功率管的pwm控制信号。
[0063]
根据电参数偏差可以清楚功率管当前输出的不足之处，可以针对性地对此进行调整补偿，因此能够确定到补偿后的pwm控制信号来对功率管进行输出控制，确保功率管的输出处于合理稳定水平。
[0064]
从上述实施例一中可以看出以下有益效果：
[0065]
通过adc采样芯片按照预设采样周期采集功率管输出的电参数采样数据，对电参数采样数据进行校正处理，得到电参数校正数据，对电参数校正数据进行傅里叶变换分析，得到直流信号分量以及若干个交流信号分量，根据直流信号分量确定直流分量有效值，并分别根据各个交流信号分量确定各个交流信号分量对应的谐波有效值，根据直流分量有效
值以及各个谐波有效值确定电参数有效值，从而通过傅里叶变换分析，按照信号在频域范围内的频率特性来对信号进行处理，抗干扰性强，不容易受到硬件电路的干扰，计算结果稳定；进一步地根据电参数有效值与电参数目标设定值确定电参数偏差，根据电参数偏差确定功率管的pwm控制信号，从而实现功率管的调压、调流以及调功率的控制，简化电路结构，提高响应特性，降低处理时延，实现直流或脉冲能量控制，使得功率管输出的电压、电流或功率稳定，负载曲线平滑，实现更高性能的电源控制。
[0066]
实施例二
[0067]
为了便于理解，以下提供了电源控制方法的一个实施例来进行说明，在实际应用中，会对傅里叶变换分析进行进一步设计，也会对电参数采样数据的校正处理过程进一步设计，还会采用环路控制器来确定pwm控制信号。
[0068]
请参阅图2，本技术实施例示出的电源控制方法的实施例二，包括：
[0069]
201、对电参数采样数据进行去偏置处理；
[0070]
在本技术实施例中，采用去偏置处理对电参数采样数据进行校正，去偏置处理包括增益误差处理以及偏置误差处理。可以理解的是，对电参数采样数据进行校正的方式是多样的，在实际应用中需根据实际应用情况选择合适的校正方式，此处不作唯一限定。
[0071]
示例性的，假设电参数采样数据为电压采样数据，则可以根据电源的各个内部分压电阻的阻值、各个内部分压电阻之间的连接方式以及处理器的计算精度确定电压gain值，该电压gain值为设定增益补偿值的一种，可以理解的是，设定增益补偿值还包含有电流gain值，增益误差通常在模数转换器最末或最后一个传输代码转换点计算，并且通过乘以增益补偿值来对增益误差进行处理。还可以根据电源输出电压的直流分量来确定电压offset值，电压offset值为设定偏置补偿值的一种，以消除采样电压与实际输出电压之间的偏差，可以理解的是，设定偏置补偿值还包含有电流offset值。将电参数采样数据乘以gain值之后，加上offset值，得到电参数校正数据。可以理解的是，以上以电压采样数据为假设进行描述仅为示例性的，对电流采样数据的电流gain值以及电流offset值可以采用与电压采样数据的校正方式一致的方式来进行校正，也可以采用其他的校正方式来进行校正，不作唯一限定，针对于电压采样数据的校正方式，在实际应用中也是多样的，也需要在实际应用中选择合适的校正方式，此处不作唯一限定。
[0072]
202、将电参数校正数据转换为频域信号数据；
[0073]
通过第二公式将电参数校正数据转换为频域信号数据，第二公式为：
[0074][0075]
其中，x[n]为电参数校正数据中的时域离散电参数，x[k]为频域信号数据，n为电参数校正数据对应的采样点数量，n为采样点的序列索引，n为大于或等于零且小于或等于n-1的整数，k为频域值，k大于或等于零。
[0076]
203、根据直流分量有效值以及各个谐波有效值确定电参数有效值；
[0077]
通过第一公式确定直流分量有效值以及各个谐波有效值的平方和的平方根，得到电参数有效值，第一公式为：
[0078][0079]
其中，c1为直流分量有效值，c2至cq表示各个谐波有效值，w为电参数有效值。
[0080]
204、根据电参数有效值与电参数目标设定值确定电参数偏差；
[0081]
在本技术实施例中，可以将电参数有效值减去电参数目标设定值得到电参数偏差，在实际应用中，也可以根据其他方式来确定电参数偏差，此处不作唯一限定。
[0082]
205、根据电参数偏差确定功率管的pwm控制信号。
[0083]
在本技术实施例中，通过fpga芯片驱动adc采样芯片采集得到电参数采样数据，通过配置于fpga芯片之内的fft算法、环路控制算法、安全控制策略、电流环算法、电压环算法和功率算法等等，输出相应的pwm控制信号。具体地，通过环路控制器对电参数偏差进行环路控制运算，得到环路控制运算结果，可以理解的是，当电参数偏差为电流偏差时，则得到针对电流进行调整的环路控制运算结果；而当电参数偏差为电压偏差时，则得到针对电压进行调整的环路控制运算结果，从而根据环路控制运算结果确定pwm控制信号的占空比，从而确定pwm控制信号，实现对功率管的输出电流、输出电压和输出功率进行控制调整，实现直流或脉冲能量控制，提升输出电压、输出电流和输出功率的稳定性。在本技术实施例中，环路控制器可以是pid控制器，在实际应用中，也可以是2p2z或者3p3z控制器等，需根据实际应用情况进行确定，此处不作唯一限定。
[0084]
与前述应用功能实现方法实施例相对应，本技术还提供了一种执行电源控制方法的电子设备及相应的实施例。
[0085]
图3是本技术实施例示出的电子设备的结构示意图。
[0086]
参见图3，电子设备1000包括存储器1010和处理器1020。
[0087]
处理器1020可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0088]
存储器1010可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器(rom)，和永久存储装置。其中，rom可以存储处理器1020或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用大容量存储装置(例如磁或光盘、闪存)作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备(例如软盘、光驱)。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器1010可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片(dram，sram，sdram，闪存，可编程只读存储器)，磁盘和/或光盘也可以采用。在一些实施方式中，存储器1010可以包括可读和/或写的可移除的存储设备，例如激光唱片(cd)、只读数字多功能光盘(例如dvd-rom，双层dvd-rom)、只读蓝光光盘、超密度光盘、闪存卡(例如sd卡、min sd卡、micro-sd卡等等)、磁性软盘等等。计算
机可读存储媒介不包含载波和通过无线或有线传输的瞬间电子信号。
[0089]
存储器1010上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器1020处理时，可以使处理器1020执行上文述及的方法中的部分或全部。
[0090]
上文中已经参考附图详细描述了本技术的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。另外，可以理解，本技术实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本技术实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
[0091]
此外，根据本技术的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本技术的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
[0092]
或者，本技术还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或电子设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本技术的上述方法的各个步骤的部分或全部。
[0093]
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的申请所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。
[0094]
附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0095]
以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。