[发明专利]基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法

权利要求书

1.基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，搭建表源一体的程控功率源式高压电能表计量检定电路及高速高精度数字补偿电路；所述表源一体的程控功率源式高压电能表计量检定电路包括依次连接的由一体化的数字合成高精度信号源和程控功率源组成的表源一体的程控功率源、升压器、高压电能表和高精度高压PT，所述高速高精度数字补偿电路包括依次连接的高速采样AD、高速运算DSP和高性能AI核心板；且所述高速采样AD与高精度高压PT连接，所述高性能AI核心板与所述数字合成高精度信号源连接；

步骤二，所述高速采样AD用于对高精度高压PT的输出信号进行数字采样，采样速率达到10MHz以上；

步骤三，通过高速运算DSP对进行数字采样后的信号进行数字补偿运算，进行逐点信号补偿并重新生成功率输出信号波形；

步骤四，通过高性能AI核心板将该信号波形发送给数字合成高精度信号源，以此补偿回路非线性失真。

2.根据权利要求1所述的基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法，其特征在于，所述步骤三中，在进行数字补偿运算之前还需对数字采样后的信号进行滤波、降噪处理。

3.根据权利要求1所述的基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法，其特征在于，所述步骤三中，采用位置式数字PID补偿算法对数字采样后的信号进行数字补偿运算，其运算公式如下：

式中：e(j)为数字PID补偿算法输入量，分别表示第j个时刻的预设值与实际输出值之间的偏差值；e(k)、e(k-1)作为数字PID补偿算法输入量，分别表示第k个时刻、第k-1时刻的预设值与实际输出值之间的偏差值；u(k)为数字PID补偿算法输出量，表示第k个时刻进行数字补偿后的值；u(0)为预设值；K_p为比例系数；K_i为积分系数；K_d为微分系数。

4.根据权利要求3所述的基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法，其特征在于，

采用位置式数字PID补偿算法用于周期性补偿，为了保证输出信号波形的完整性，每次每点采样运算后的输出值u(k)以数组方式暂存在内存，当完成整周期采样后，在信号波形下一周期开始才把运算结果以整周期信号波形方式更新输出。

5.根据权利要求1所述的基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法，其特征在于，所述步骤三中，采用增量式数字PID补偿算法对数字采样后的信号进行数字补偿运算，其运算公式如下：

u(k)＝u(k)-u(k-1)＝K_p(e(k)-e(k-1))+K_ie(k)+K_d[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] (3)

式中：e(k)、e(k-1)、e(k-2)作为数字PID补偿算法输入量，分别表示第k个时刻、第k-1时刻、第k-2时刻的预设值与实际输出值之间的偏差值；u(k)为数字PID补偿算法输出量，表示第k个时刻进行数字补偿后的值；u(k-1)为数字PID补偿算法输出量，表示第k-1时刻进行数字补偿后的值；K_p为比例系数；K_i为积分系数；K_d为微分系数。

6.根据权利要求5所述的基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法，其特征在于，采用增量式数字PID补偿算法用于实时补偿，在一个信号波形点的输出过程中，数字补偿电路实时进行了三次AD数字采样、计算补偿量，并且实时修正输出值。

7.根据权利要求1所述的基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法，其特征在于，所述数字合成高精度信号源用于信号源函数信号波形的产生，能够产生每周期信号波形4000～40000点的正弦函数信号；所述程控功率源用于电路的模拟PID调节以及信号功率放大；所述升压器将功率放大信号进行二次电压升举并保留升压器初级的原反馈环以压缩减小误差函数；所述高压电能表为检定对象，为系统的负载；所述高精度高压PT为负载电压信号的精准采样部件。

8.根据权利要求1所述的基于数字补偿技术改善高压功率源失真度的方法，其特征在于，所述高性能AI核心实现数据的收集以及算法深度学习运算，用于将控制信号输出至数字合成高精度信号源；所述高速运算DSP实现对数字采样后的信号滤波、降噪及补偿运算；所述高速采样AD用于对高精度高压的输出信号进行数字采样。