[发明专利]具有状态监测功能的电源纹波模拟系统

权利要求书

1.具有状态监测功能的电源纹波模拟系统，其特征在于，包括上位机控制单元(1)、直流电源单元(2)和纹波模拟及供电状态监测单元(3)；

上位机控制单元(1)，用于发出控制纹波的波形、幅度和频率的指令给纹波模拟及供电状态监测单元(3)，还用于显示纹波模拟及供电状态监测单元(3)输出的带有纹波的直流电的电压值和电流值；

直流电源单元(2)，用于给纹波模拟及供电状态监测单元(3)提供直流电源信号；

纹波模拟及供电状态监测单元(3)，用于根据接收的控制指令和直流电源信号生成带有纹波的直流电，还用于将采集到的带有纹波的直流电的电压信号和电流信号进行模数转换，获得带有纹波的直流电的电压值和电流值，并将所述电压值和电流值上传至上位机控制单元(1)；

所述带有纹波的直流电为正弦波纹波、三角波纹波、矩形波纹波或高斯白噪声纹波。

2.根据权利要求1所述的具有状态监测功能的电源纹波模拟系统，其特征在于，所述的纹波模拟及供电状态监测单元(3)包括主控模块(3-1)、纹波生成模块(3-2)、纹波叠加模块(3-3)和供电状态监测模块(3-4)；

主控模块(3-1)，用于根据接收的上位机控制单元(1)发出的控制纹波的波形、幅度和频率的指令，生成纹波数字量控制信号控制纹波生成模块(3-2)生成纹波；

纹波生成模块(3-2)，用于将其生成的纹波发送至纹波叠加模块(3-3)；

纹波叠加模块(3-3)，用于将接收的纹波叠加到直流电源信号，从而输出带有纹波的直流电；

供电状态监测模块(3-4)，用于采集带有纹波的直流电的电压信号和电流信号进行模数转换，获得带有纹波的直流电的电压值和电流值，并将所述电压值和电流值通过主控模块(3-1)上传至上位机控制单元(1)。

3.根据权利要求2所述的具有状态监测功能的电源纹波模拟系统，其特征在于，所述的纹波生成模块(3-2)可采用查表法生成正弦波纹波、三角波纹波或矩形波纹波。

4.根据权利要求2所述的具有状态监测功能的电源纹波模拟系统，其特征在于，所述的纹波生成模块(3-2)采用Box-Muller算法生成高斯白噪声纹波。

5.根据权利要求2所述的具有状态监测功能的电源纹波模拟系统，其特征在于，所述的纹波生成模块(3-2)包括1个地址生成模块(3-2-1)、4个单口ROM模块(3-2-2)、1个幅频控制模块(3-2-3)、1个D/A转换控制模块(3-2-4)、2个LFSR序列发生器模块(3-2-5)和2个平方根及乘法运算模块(3-2-6)；

(一)纹波生成模块(3-2)生成正弦波纹波、三角波纹波或矩形波纹波的具体过程为：

首先，通过MATLAB软件生成正弦表、三角波表或矩形波表，并将将生成的相应的正弦表、三角波表或矩形波表存在第一个单端口ROM模块(3-2-2)中；

其次，地址生成模块(3-2-1)输出依次递增的地址对第一个单端口ROM模块(3-2-2)中相应的正弦表、三角波表或矩形波表进行读取，从而生成相应的正弦波形、三角波形或矩形波形；

最后，幅频控制模块(3-2-3)根据主控模块(3-1)输出的控制指令，对生成的相应正弦波、三角波或矩形波进行幅值和频率的变换，再通过D/A转换控制模块(3-2-4)将变频和变幅之后的相应正弦波、三角波或矩形波转换成模拟量输出至纹波叠加模块(3-3)，从而完成对正弦波纹波、三角波纹波或矩形波纹波的生成；

(二)纹波生成模块(3-2)生成高斯白噪声纹波的具体过程为：

首先，首先通过MATLAB软件生成对数表、正弦表和余弦表，并将对数表、正弦表和余弦表分别存入第二至第四个单端口ROM模块(3-2-2)中；

其次，通过一个LFSR序列发生器模块(3-2-5)生成第一随机地址，利用第一随机地址读取第二个单端口ROM模块(3-2-2)中对数表中的对数数据并将读取的对数数据发送至第一个平方根及乘法运算模块(3-2-6)，同时，第一随机地址还读取第四个单端口ROM模块(3-2-2)中的余弦数据cos(2πU1)，并将读取到的余弦数据cos(2πU1)发送至第二个平方根及乘法运算模块(3-2-6)；U1和U2均为随机变量；

通过另一个LFSR序列发生器模块(3-2-5)生成第二随机地址，利用第二随机地址读取第二个单端口ROM模块(3-2-2)中对数表中的对数数据并将读取的对数数据发送至第二个平方根及乘法运算模块(3-2-6)，同时，第二随机地址还读取第三个单端口ROM模块(3-2-2)中的正弦数据sin(2πU2)，并将读取到的正弦数据sin(2πU2)发送至第一个平方根及乘法运算模块(3-2-6)；

再次，第一个平方根及乘法运算模块(3-2-6)将读取的对数数据先进行平方根运算后，再与读取的正弦数据sin(2πU2)进行相乘，得到变量Y，并发送至幅频控制模块(3-2-3)，其中，

同时，第二个平方根及乘法运算模块(3-2-6)将读取的对数数据先进行平方根运算后，再与读取的余弦数据cos(2πU1)进行相乘，得到变量X，并发送至幅频控制模块(3-2-3)，其中，

变量X和变量Y服从均值为0，方差为1的高斯分布；

最后，幅频控制模块(3-2-3)根据主控模块(3-1)输出的控制指令，对生成的满足高斯分布的变量X和变量Y进行幅值及频率变换，获得幅值和频率可控的高斯白噪声波形，再通过D/A转换控制模块(3-2-4)将高斯白噪声波形转换成模拟量输出至纹波叠加模块(3-3)，从而完成对高斯白噪声纹波的生成。