一種多機(jī)系統(tǒng)及同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多個(gè)電子設(shè)備組成的多機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉多機(jī)系統(tǒng)的基準(zhǔn)源同步技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在可編程電子測(cè)試設(shè)備中，以一種交直流電源為例，交直流電源廣泛應(yīng)用于科學(xué)研宄、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事設(shè)施、醫(yī)療儀器及人民生活等各個(gè)方面，是電子和機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)，它為一切用電設(shè)備及裝置提供優(yōu)質(zhì)電能。其包括:一功率放大模塊，功率放大輸出；一基準(zhǔn)產(chǎn)生單元，進(jìn)行幅值、頻率、相位合成，輸出波形基準(zhǔn)；一采樣單元，采樣功率放大模塊輸出端的電流、電壓；一誤差放大單元，輸入波形基準(zhǔn)和電壓采樣結(jié)果，輸出誤差放大信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率放大模塊。在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段和工程應(yīng)用中，經(jīng)常需要使用到大功率交直流電源以及頻率相同、電勢(shì)振幅相等、相位差互差120°角的交流電路組成的三相電源系統(tǒng)，這時(shí)需要考慮串并多機(jī)的系統(tǒng)。而在多機(jī)串并聯(lián)電源系統(tǒng)中，波形基準(zhǔn)的同步控制尤為重要和關(guān)鍵。然而在實(shí)現(xiàn)多機(jī)同步控制問(wèn)題上，由于多臺(tái)設(shè)備沒(méi)有控制波形基準(zhǔn)同步的時(shí)鐘源及控制源，因此在相位和延遲時(shí)間上無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確的控制，且由于受環(huán)境的影響，導(dǎo)致任意兩臺(tái)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步的輸出，這樣便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)多機(jī)系統(tǒng)工作不正常。
[0003]目前，多機(jī)串并聯(lián)電源系統(tǒng)中主要是采用同步電路來(lái)進(jìn)行同步，即搭建多機(jī)串并聯(lián)電源系統(tǒng)時(shí)，另外加入一個(gè)同步模塊，該模塊提供同步所需的的時(shí)鐘信號(hào)、控制信號(hào)等給各個(gè)子機(jī)；這樣一方面搭建系統(tǒng)較為繁瑣，接線要求高；對(duì)操作人員有要求，可操作性差，客戶(hù)一般無(wú)法自行完成；另一方面，增加額外的同步電路，增加了系統(tǒng)的成本和體積。
[0004]不僅在交直流電源設(shè)備上，在其他的電子設(shè)備，比如可編程交直流電子負(fù)載中，同樣存在波形基準(zhǔn)產(chǎn)生單元，多機(jī)串并聯(lián)時(shí)，同樣需要基于同一時(shí)鐘源、控制源同步控制波形基準(zhǔn)產(chǎn)生單元輸出的波形基準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于同一時(shí)鐘源、控制源的多個(gè)電子設(shè)備組成的多機(jī)系統(tǒng)及其同步方法，無(wú)需額外搭建同步電路，解決多機(jī)系統(tǒng)各電子設(shè)備的同步問(wèn)題。
[0006]一種多機(jī)系統(tǒng)，由多個(gè)電子設(shè)備組成，其中一個(gè)電子設(shè)備配置為主機(jī)，其余電子設(shè)備配置為從機(jī)，電子設(shè)備包含同步模塊及基準(zhǔn)產(chǎn)生單元，基準(zhǔn)產(chǎn)生單元接收同步模塊的同步信號(hào)并輸出波形基準(zhǔn)，從機(jī)同步模塊接收主機(jī)同步模塊輸出的同步信號(hào)。
[0007]進(jìn)一步地，同步模塊包括信號(hào)濾波單元、PLL單元，所述同步信號(hào)分為兩類(lèi)，一類(lèi)是同步時(shí)鐘信號(hào)，另一類(lèi)是同步控制信號(hào)，所述同步時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)隔離后輸入PLL單元，一路經(jīng)PLL單元倍頻后輸入所述基準(zhǔn)產(chǎn)生單元，另一路經(jīng)PLL單元鎖頻后隔離輸出；所述同步控制信號(hào)經(jīng)隔離后輸入信號(hào)濾波單元，經(jīng)濾波處理后一路輸入所述基準(zhǔn)產(chǎn)生單元，另一路經(jīng)隔咼后輸出。
[0008]本發(fā)明還提供了多機(jī)系統(tǒng)的同步方法，包括如下步驟: (1)接收同步開(kāi)啟信號(hào)；
(2)主、從機(jī)工作模式配置、初始化；
(3)主機(jī)配置內(nèi)部時(shí)鐘，輸出同步時(shí)鐘信號(hào)；從機(jī)配置外部時(shí)鐘，輸入主機(jī)提供的同步時(shí)鐘信號(hào)；
(4)主機(jī)響應(yīng)同步觸發(fā)信號(hào)，根據(jù)波形參數(shù)設(shè)置合成并輸出波形基準(zhǔn)，同時(shí)輸出同步觸發(fā)信號(hào)；從機(jī)響應(yīng)主機(jī)輸出的同步觸發(fā)信號(hào)，根據(jù)波形參數(shù)設(shè)置合成并輸出波形基準(zhǔn)；
(5)主機(jī)生成周期同步信號(hào)并輸出；從機(jī)響應(yīng)主機(jī)輸出的周期同步信號(hào)，同步修正波形相位；
(6)主、從機(jī)保持波形輸出，直到波形參數(shù)重置轉(zhuǎn)步驟(7)，或接收到同步關(guān)閉信號(hào)轉(zhuǎn)步驟(8);
(7)重新加載波形參數(shù)，重復(fù)步驟(4)~(6);
(8)關(guān)閉波形基準(zhǔn)輸出。
[0009]本發(fā)明的電子設(shè)備內(nèi)部集成了一個(gè)同步模塊，每一個(gè)電子設(shè)備都可以配置成主機(jī)或從機(jī)的角色，主機(jī)給其他從機(jī)提供同步信號(hào)，包括同步時(shí)鐘信號(hào)和同步控制信號(hào)，同時(shí)從機(jī)接收和執(zhí)行主機(jī)發(fā)送的同步信號(hào)，協(xié)調(diào)和調(diào)配整個(gè)同步系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
[0010]利用本發(fā)明的電子設(shè)備搭建多機(jī)同步系統(tǒng)時(shí)，硬件連接較為簡(jiǎn)單，只需將兩類(lèi)同步信號(hào)端依次連接即可，即從機(jī)的同步信號(hào)輸入端直接與主機(jī)的同步信號(hào)輸出端連接，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，可操作性強(qiáng)。軟件上通過(guò)配置主設(shè)備和從設(shè)備，由主設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度和控制所有的從設(shè)備運(yùn)行，主從設(shè)備采用同一個(gè)時(shí)鐘源、控制源，在波形輸出過(guò)程中，主機(jī)每個(gè)周期都會(huì)發(fā)出同步信號(hào)，從機(jī)接收周期同步信號(hào)，來(lái)修正自己的相位，在主機(jī)重置波形時(shí)，同時(shí)也重置從機(jī)波形，如此保證了多機(jī)的源同步控制，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的源同步功能，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明以交直流電源為例的電子設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明同步模塊和基準(zhǔn)產(chǎn)生單元結(jié)構(gòu)圖；
圖3為多機(jī)串并聯(lián)系統(tǒng)中，主、從機(jī)連接示意圖；
圖4為多機(jī)系統(tǒng)的同步控制流程圖；
圖5為多機(jī)同步控制時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明；
實(shí)施例一
如圖1所示，本實(shí)施例一以一種交直流電源為例，包括AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，功率放大模塊，基準(zhǔn)產(chǎn)生單元，電壓采樣單元，電流采樣單元，控制單元，誤差放大單元和同步模塊。AC-DC轉(zhuǎn)換模塊將市電轉(zhuǎn)換為直流電作為功率放大模塊的直流電源輸入，功率放大模塊對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行功率放大后輸出。電壓采樣單元、電流采集單元分別采集功率放大模塊輸出端的電壓、電流，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳給控制單元作為輸出電壓、輸出電流的瞬時(shí)值，用于計(jì)算電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)等各種參數(shù)。電壓采樣結(jié)果還送給誤差放大電路，作為電源輸出的反饋信號(hào)?；鶞?zhǔn)產(chǎn)生單元根據(jù)波形參數(shù)設(shè)置(電壓幅值、頻率、相位、起始角、停止角等)進(jìn)行幅值、頻率、相位的合成，輸出波形基準(zhǔn)到誤差放大單元作為參考基準(zhǔn)，誤差放大單元輸出誤差放大信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率放大模塊。同步模塊分別與控制單元和基準(zhǔn)產(chǎn)生單元連接，響應(yīng)控制單元的控制輸出同步信號(hào)到基準(zhǔn)產(chǎn)生單元實(shí)現(xiàn)同步控制。
[0013]同步模塊的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括信號(hào)濾波單元、PLL單元，具有同步信號(hào)輸入端和輸出端。同步信號(hào)分為兩類(lèi)，一類(lèi)是同步時(shí)鐘信號(hào)SYNCLK IN/OUT，另一類(lèi)是同步控制信號(hào)，同步時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)隔離后從同步時(shí)鐘信號(hào)輸入端輸入PLL單元，一路經(jīng)PLL單元倍頻后輸入基準(zhǔn)產(chǎn)生單元，另一路經(jīng)PLL單元鎖頻，隔離后從同步時(shí)鐘信號(hào)輸出端輸出。同步控制信號(hào)經(jīng)隔離后從同步控制信號(hào)輸入端輸入信號(hào)濾波單元，經(jīng)濾波處理后一路輸入基準(zhǔn)產(chǎn)生單元，另一路經(jīng)隔離后輸出。
[0014]同步控制信號(hào)包括同步觸發(fā)信號(hào)TRIG IN/OUT、周期同步信號(hào)SYN IN/OUT、同步開(kāi)關(guān)信號(hào)ON/OFF IN/OUT及系統(tǒng)的故障報(bào)警信號(hào)FAIL IN/OUT。同步觸發(fā)信號(hào)用于控制波形同步加載，周期同步信號(hào)用于控制波形相位同步修正，同步開(kāi)關(guān)信號(hào)，用于控制多機(jī)同步啟停，系統(tǒng)的故障報(bào)警信號(hào)用于系統(tǒng)故障時(shí)控制關(guān)閉波形基準(zhǔn)輸出。
[0015]本實(shí)施例基準(zhǔn)產(chǎn)生單元包括DDS控制模塊和DDS模塊，DDS控制模塊接收同步模塊輸出的同步信號(hào)控制DDS模塊根據(jù)波形參數(shù)設(shè)置合成波形基準(zhǔn)。DDS控制模塊根據(jù)輸入的同步控制信號(hào)對(duì)DDS輸出波形的狀態(tài)，使能等控制，不同于對(duì)DDS的波形參數(shù)(頻率，幅值，相位)的控制。如圖5，為了保證多機(jī)間的同步，本DDS控制模塊控制DDS波形輸出的開(kāi)始，結(jié)束以及波形轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)，還有對(duì)波形持續(xù)時(shí)間的控制等等。
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