波形重组合技术的制作方法

专利名称:波形重组合技术的制作方法
波形重组合技术(WRT)属于组合电源，逆变电源，数字放大器，数/模转换器技术领域：
，基本原理是用数字电路或电子计算机对数制功率部件进行控制，以高效率、低失真直接合成各种功率等级的精确电力、信号波形的技术方法。
为生成各种特定波形，或从一种电力波形变换到另一种电力波形，或从不稳定的电力波形变成稳定电力波形，现有技术常采用信号发生器、变流机(如直流变交流的电机)、变压器(改变交流幅值的电器)、放大器(电压或电流幅值放大)、逆变器(直流变直流或直流变交流)、稳定器(稳定电压、电流、频率等)和各种电路。所有以上这些设备装置都或多或少地存在着这样那样的缺点，如电能转换效率低，波形失真度高，使用面狭，控制性能差等。
图1为任意的周期性电压波形，令其一个周期内的波形均分成从to到tn个时间分段，则对应于各时刻，就会有从Vo到Vn个电压值。如果n足够大，该时段内的这个对应电压值可以认为是不变的。如果另外已有从Vo到Vn个(不多于n种)不同值的电压源可供选择的话，用电子开关按波形所要求的程序依次选通这些电压源就可以理想地得到该波形的电力输出，这就是目前正在研究的波形合成法，见英国专利申请GB2015834A波形合成器(WAVEFORM SYNTHESIZER)。为了得到较好的波形，用波形合成法就需要大量的电源，从而使装置结构庞大，成本增高，所以波形合成法在实用上受到了一定的限制。
本发明WRT的目的正是针对以上设备的缺陷，以数字或计算机控制技术的高性能，直接与数字功率技术的高效率相结合，独创性地解决现有技术的不足而产生的一种新颖原理和技术方法以及一些具体产品。
参照以下16幅附图，结合5张附表以及文字解释，本发明的原理和实施方法将更易于理解，其优点和新颖性也将更显而易见。
图1、电压波形合成法示意图。
图2、WRT的功率部分-电压成器(VS，83)及滤波输出图。
图3、n位m进制数制电源构成的电压合成器(换向桥同图2，略)。
图4、八位二进制数制电源构成的电压合成器(换向桥同图2，略)。
图5、选通-206V时的简化电路及电流流向图。
图6、由交流电能供电、电容器储能的数制电源结构图。
图7、用机械开关的直流组合电源。
图8、直流组合电源中防止同数位上的单元短路的联锁方法图。
图9、控制信号译码器(CSD，84)图。
图10、选通脉冲波形图。
图11、用WRT原理构成输出任意波形电源装置的原理图。
图12、用WRT原理构成交流或脉动直流变频变幅电源装置的原理图。
图13、用WRT原理构成交流无瞬断跟踪电源的原理图。
图14、用WRT原理将非稳定电能馈入电网的原理图。
图15、用计算机作为控制器的WRT万能电源原理图。
图16、WRT数字式放大器原理图。
WRT原理中的第一个发明是数制电源和电压合成器，及由电压合成器构成的直流组合电源。
数字微电子技术的发展启示我们，如果用数量很少的数制电压源代替用在波形合成法中的大量电压源，用本发明中称为单元(ELE-MENTS)的数制电压(DICITAL VOLTAGES)的电源按数制规律布置联接，在称为电压合成器(VOLTAGE SYNTHESIZER，简称VS)的功率部分先重新组合成一个个单独的电压源以代替波形合成法中的大量电压源，再一步步地合成完整的波形，这就是本方法发明-WRT中的数制功率部分。
图2为四位四进制的VS，从E11-E43(1-12)的12个单元之间的电压关系应符合四位四进制的数制规律，见表1。设单位电压(UNIT)为1V，则E11＝1V，E22＝8V，E33＝48V…。如单位电压为aV，则E11＝aV，…E43＝192aV。VS中的数制和位数可任意选择，最高值的单元可任意增减，甚至各单元也可以根据特定的应用需要不按严格的数制规律布置，其目的无非是用最少的单元组成应用中所需要的最多的电压值，但一般说来用数制电源可用最少的单元组成一组均匀分布的电压值，且控制、编码均十分方便。(33)中有12个电压单元(1-12)，4只零值二极管D11-D41(29-32)和16只电子开关S11-S54(13-28)。其联接规则为在同一行(数位)中的单元(1-3)的三个电源负极与(29)的正端相联接，(1-3)的正极分别与开关S11-S13(13-15)串联后共同与(29)的负端相联接，组成数制电源的最低位。按同样的联接法，(4-6)、(16-18)和(30)组成数制电源的第二位(即高一位);(7-9)、(19-21)、(31)组成数制电源的第三位;(10-12)、(22-24)、(32)组成数制电源的第四位(即最高位)。第一位二极管的负端(34)与第四位二极管的正端(34′)成为AA′接到由S51-S54(25-28)四只开关组成的换向桥(POLARITY BRIDGE)。从单元所合成的电压总是(34)为正，(34′)为负，但经过换向桥后，如(25)和(28)同时导通，则B端为正，B′端为负，如(26)和(27)同时导通，则B端为负，B′端为正。所以换向桥是同一方向联接的单元产生不同极性的交流输出所必不可少的。
如果把图2的四位四进制电源扩大为n位m进制电源，就成为图3的结构，表2为n位m进制电源中单元间的电压关系。
图4和表3为用八位二进制数制电源构成的电压合成器(33′)的结构及单元的电压倍率表。
(33)中的各电子开关(13-24)称为数值选通开关，(25-28)称为换向开关。这些开关的通断控制原则为1.如(13-28)的开关都不选通，或(13-24)中虽然有选通，但(25-28)都不选通，
＝0V;
2.同一行中的三只开关在同一时刻，最多只能有一只开关选通，如(13-15)中同一时刻可以都不选通，可以其中一只选通，但不可以二只或二只以上同时选通;
3.不同各行中的开关的选通无关系，例如(13-15)这一行开关的不选通或任意一只选通与(16-18)这一行或(22-24)这一行的开关的是否选通没有任何限制，反之亦然;
4.在(25-28)四只换向开关中，(25)和(28)称为正向开关，(26)和(27)称为负向开关，同名开关必须同时选通，非同名开关绝对不可以同时选通;VAA′≠0时，正向开关选通前负向开关必须关闭，选通结果VBB′＞0，(33)输出正电压;反之，负向开关选通前正向开关必须关闭，选通结果VBB′＜0，(33)输出负电压。
根据图2的布置及开关控制原则，忽略开关和二极管的导通压降，假定单位电压为1V，则就可以仅用12个单元的数制电源，4只零值二极管和16只电子开关，经过适当的选通而产生0-±255V，总数为511种的整数值电压。例如，要使VBB′＝64V，则应选通开关(22)、(25)和(28)，这时，(10)＝64的正端经过开关(22)、二极管(31、30和29)和开关(25)到达B端，B′端则经开关(28)到达(10)的负端。同样地，如输出端(36)已接负载，要使负载上得到-206V电压(忽略滤波器压降)，则应使开关(14)、(18)、(24)、(26)、(27)选通，导通后的简化电路如图5所示。图中虚线箭头为电流流通的方向。(29)、(30)、(32)由于反偏而截止，没有开关选通的一行单元的零值二极管如(31)总是正向导通的。而不同行单元的电压，总是同向串联相加的。由图5可见，此时负载上的电压Vo为Vo＝-(2+12+0+192)＝-206V不难看出，图4的八位二进制数制电源也具有与图2相同的输出能力，但单元数从12降为8，电子开关数由16降为12，二极管数从4增到8，经济性比图2为佳，惟考虑到开关、二极管压降时，图4电路的压降略大，使效率有所下降。
数制电源中的单元(1-12)可以是太阳能电池、热电偶等无蓄电能力的发电体，也可以是蓄电池、干电池。蓄电池可以由单相或多相交流电能经多绕组变压器(37)和整流器(38)充电。蓄电池也可由足够容量的储能电容器(1′、2′、3′…)代替，但此时电容上所蓄电压的数值在正常状况下应符合数制规律。这样，数制电源就可由经济的电网或其它电能供给。图6为交流供电的数制电源原理图(图中只画出第一位的单元，其它三位类同故省略)。相同的n相变压器(37)，n相整流器(38)就可以组成n相充电器向蓄电池或电容器充电。为减少变压器和储能电容器的成本，变压器的初级也可由频率较高的交流或由直流开关斩波后的中频交流供电。
电子开关(13-28)可以是晶体管、场效应管，也可以是可控硅或其它电子开关，在频率较低时甚至机械开关或继电器触点开关都可以。如果用双向开关，可实现把负载端的电能向蓄电池或电容器充电反馈的目的。
滤波器(35)是为滤除电子开关选通脉冲频率fs(90)的纹波输出並减少输给负载的中、高频干扰而设的，由于fs远比波形输出的频率为高，且用WRT输出的波形已能非常接近所需的理想波形，所以本发明对滤波器的要求很低，滤波器可相当简单，滤波器上的能量损失就可以大大减少。
应用电压合成器VS的原理，可以用很少几个单元，得到几十倍甚至千万倍数量的不同电压值的直流电压，更由于VS的效率比直流稳压器高，体积很小，所以很适合用作便携式直流多用途电源，成为一种新的产品-直流组合电源。
图7为用机械开关的直流组合电源线路图，其VS采用图4的八位二进制数制电源合成器，单元和零值二极管不变，但其数值选通开关(48-55)由8只双刀单掷机械开关(48′-55′)代替，4只换向开关(25-28)由一只双刀双掷机械开关S55(75)代替。(48′-55′)的左半部分起选通单元的作用，右半部分可分别用来接通指示灯(65-72)以便指示该位上的单元是否接通。(65-72)可以是普通指示灯泡(用交流或直流供电都可以)，也可以是发光二极管(用电压值适当的单元或其它直流供电)，CC′(73)为其供电端。当然为了省电的目的而用开关上的机械通断指示器代替指示灯更好。C1(74)为总滤波电容器。单元(40-47)可用干电池或蓄电池组成，如果用蓄电池作单元，可以用多绕组变压器(37)和整流器(38)对其充电。在有交流电源的场所，(39)可由(37)和(38)供电，这时单元可由便宜的电容器代替蓄电池。为使各单元的电压比较稳定，也可以用3相或多相交流供电，如用开关式稳压器将输入交流先整流成直流，该直流经电子开关斩波成中频交流並在逆变过程中增加稳压功能，则不但装置的稳压性能可以提高，而且(37)和作为单元用的电容器的体积、成本将大为降低，携带使用将更方便。本直流组合电源中的单元也可以由蓄电池代替部份电容器而构成交直流共同供电型，即在有交流供电时，直流输出全部由交流供给电能;而在无交流供电时，某一种或几种直流输出电压可由装置中的一个或多个蓄电池单元供电。本直流组合电源还有一个很大的优点，就是在需要多路直流同时供电的场所，可以通过装置后部的接线端将八个已联接成一体的单元分解成八组独立的单元，再将这些单元按需要改接成最多为八路的独立输出电压，达到多路直流同时供电的目的。
由图7可以看出，仅用一个变压器(37)和一组整流器(38，需16只整流管)，另加8只二极管，9只电容器，9只机械开关，8只发光二极管指示灯，18只接线柱(图中仅画出2只)及其它少量附件，就可以构成这样一个多用途直流电源，其特点为1.可得到总计为511种均匀分布的电压，並可立即按需要通过机械开关输出;
2.可任意增减1个单位或数个单位的电压，可改变电压极性而无须变更接线;
3.可方便地改成最多为八路的直流多路同时输出;
4.可得到最大的功率输出效益，即低压大电流输出或高压小电流输出;
5.制造容易、成本低;
6.电源效率很高，节电效果明显。
设图7的数制电源中的单位电压为1V，忽略二极管的导通压降，该装置就有从-255V-+255V的511种整数值电压输出。单位电压值越小，相邻输出电压值之间的差就越小，调节越细。数制电源的位数越多，可供输出的电压值的数量越大，如用16单元的二进制数制电源，就可得到131，071种不同电压值的均匀分布直流输出，为单元数的8，000多倍，据此可明显看到WRT比波形合成法的优点。
用其他进制的数制电源也可代替(39)，但是如果由于操作不当，即同时闭合同数位上的二只或二只以上的数值选通开关，那么不同电压数值的单元将由于並联而造成电压短路，为防止短路，就必须增加联锁。图8为防止同数位上的单元短路而设的联锁装置。其中a)图为开关联锁装置，其特征为，零值二极管(29)移到右端，除了离(29)最远的单元上的开关不需联锁外，同位上其它所有数值选通开关均需改为单刀双掷开关(如图中14′和15′)，当某个单元上的选通开关合闸时，接在离A较远的线路上的其它同位单元，即使其数值开关已接通也将被自动切断。b)图为二极管联锁装置，其特征为，同位上除最大电压值的单元外，其它单元都应加串联锁二极管，如图中的D69(76)和D70(77)即为防止(1-3)三个单元间短路的二极管。这样，当同位上有二个单元的开关接通时，电压较低的单元上所串联的联锁二极管将自动被反偏，即使开关接通但该路单元仍不可能接通，从而有效地防止了短路，起到联锁作用，其它位接法与该位接法相同。
WRT原理的第二个发明是控制信号译码器(CONTROL SIGNAL DECODER，简称CSD，84)，见图9。电压合成器(33)非但可以作为直流组合电源，而且还可以产生各种交流输出。显而易见，如果连续地按一定规律逐一选通(33)中的电子开关(13-28)，其输出端就将产生一定的电压波形。
(84)通常由ROM存储器构成，为了便于调试和修改，也可采用EPROM或EEPROM。如能做到不断电丢失，RAM也可以用。(84)是用来储存(33)中的开关控制信息-即在什么情况下应该选通(33)中的那些开关的控制信号存储器件。按储存信息的内容和地址的不同，(84)可分为通用控制信号译码器和专用控制信号译码器。
(84)的输入编码信号(85)作为ROM的地址选通信号接到(d+1)位地址码(86)，其输出控制信号(88)从ROM的(C+1)位数据位(87)输出，其数据位数应与(33)中的开关数对应一致。例如(33)中有16只开关，但其中4只换向开关是二、二成对通断，只需要二种选通信号，所以(88)只需14位就够了。由于(33)中的开关一共有511种选通方式，所以(84)至少应有511个地址，即9位二进制地址。每一个地址对应于某一种开关选通方式，从而得到某一种电压输出。对于n位二进制电压合成器上所用的(84)，其地址总数为2n+1-1，即需要(n+1)个地址位，数据位为(n+2)。对于非二进制的n位m进制的电压合成器，根据表2将有2mn-1个电压值，因此(84)就有2mn-1个地址，根据该地址数就可得到二进制地址的位数，同时可算得数据位应为n(m-1)+2。
为方便起见，本发明只采用表4的符号二进制码编制的输出电压值表加以说明。如果输出电压的编码值与(84)的地址码相同，就可以把地址的编码值与输出电压的编码值统一起来。当这样的编码信号(85)作为(84)的输入信号到达其地址位(86)时，选通脉冲VCK(89)一旦为1，该地址中的控制信号将立即启动(33)中相应的开关，使(33)输出与(85)相同码值的电压，用这种方法编制的(84)就叫做通用控制信号译码器。显然，补偿二进制码或者偏移二进制码或者其它偏码方式同样可以用在本发明的信号译码器中。例如，根据表4，若要产生-206V的电压输出，可先将-206译成16进制的编码信号1CEH，再将能使(33)产生-206V电压的控制信号预先存放在地址为1CEH的存储空间。则当选通该地址的存储空间並当(89)为1时，开关(26、27、24、18、14)立即导通，输出端可得到-206V电压。显然，通用控制信号译码器的地址值相当于一只数值指示牌，指示牌上的数值即为所能产生的输出电压值。
如果要求(33)自动输出某种幅值和频率的电压波形，这就必须把该波形按时间分成n个等分，再把各时间等分点所对应的电压值进行编码，这些编码依时间次序根据表4译成控制信号，将这些控制信号按序存入(84)中，这样的(84)就称为专用控制信号译码器(84′)，以资区别。所以(84′)的地址代表该地址中控制信号选取的先后时间顺序，即码值小的地址总比码值大的地址先选取。专用控制信号译码器的地址值相当于一只时序指示牌，指示牌上的数值表示选取该地址中存储内容的时间序数，而(84′)代表的电压值总是由存储内容所决定的，与地址数无关。
译码器由选通脉冲(89)所控制，图10为其波形图，Vck＝1代表选通，Vck＝0代表不选通，即在ton时间内选通(87)，在toff期间(87)各位均为零以便进行地址转换，ton应远大于toff。
WRT原理的第三个发明为用(33)和(84′)构成能输出恒频恒幅的任意波形电源装置的方法。
图11为本发明方法的原理图。图中(84′)数据位的14路控制信号由驱动器(102)放大后送到(33)，计数器(100)用来对(84′)作加1寻址，即从地址为OOOH→1FFH逐次遍访，然后从1FFH返回000H，反复循环。时钟(101)供给(84′)所需的选通脉冲，还供给(100)计数脉冲进行同步，如需要也可向(102)提供同步开闭脉冲，(102)应能提供使(33)中的开关按时开和闭的驱动信号，如果用晶体管开关，则希望驱动信号有与(89)相同的波形，如果用可控硅开关时，其驱动信号应包括使开关开的驱动信号及开关闭的驱动信号。下面介绍用图11装置产生输出电压V＝110V，频率F＝50HZ的正弦波的方法。
由于(86)为9位，最多512个地址，所以产生正弦波的脉冲步数不能超过此数。设N＝320，由360°/N＝1.125°(每一步所占的角度)，则320个时刻点t0-t319所对应的320个电压值可通过公式计算，Vn＝1102]]>Sin(1.125×n)V求得V0＝OV;
V1＝156×0.0196≈3V;
V2＝156×0.0393≈6V;
V3＝156×0.0589≈9V;
···V80＝156×1＝156V;
···V160＝0V;
···V240＝156×(-1)＝-156V;
···V319＝156×(-0.0196)≈-3V。
根据表4查出以每个电压值为码值的控制信号，将该控制信号填在以V的下标为十进制地址的存储内容一栏中，见表5。再将表5的内容存入ROM中，这样的ROM就叫做110V正弦波专用控制信号译码器。
将(100)调整到0-319的计数范围，即在计到第320个脉冲时，(100)产生溢出返零。
将(101)的脉冲频率调整为fs＝F·N＝50HZ×320＝16KHZ。
将(33)的单位电压定为1V。
因为我们已把幅值为156V的正弦波每隔1.125°的函数值的控制信息储存在(84′)中，故当计数器(100)从地址OOOH每步加1计到13FH时，储存在(84′)中的320个控制信号依次取出送到(33)，(33)必定组合成一个幅值为156V的正弦波输出。此时(100)再使地址13FH返回到OOOH，则第二个周期的波形就又开始组合了，此过程不断重复，便能产生持续的恒频恒幅正弦波电压输出。假如电路並不要求从正弦波的某一点开始运行，则(100)可不必设置位器，反则，(100)就必须设置位器，通常置位器由置零器代替，这时输出波形的控制信号就应从所需起点开始编制並放在地址为OOOH的ROM内存中，然后依次编到13FH。
由于在实际应用中，(33)的二极管、开关元件、线路等总有一定的电压降，各电压单元也总有一定的内阻压降，滤波器上也会有微小的电压损失，最后还有开关关闭期间的电压损失，都会使实际波形上的各点电压值低于理论值，这就应该预先通过调试对储存在(84′)中的控制码进行修正，这样的修正不论对于通用控制信号译码器或者专用控制信号译码器都是必要且适用的。例如按表4，OC3H地址中的控制信号应为01100000000100，输出电压理论值为195V，如果在实际调试中发现在额定负载时总压降为2V，则应将该地址中的控制信号修正为01100000001001，修正后的信号刚好能比原信号增加2V的输出，补偿了原有的输出压降。经过调试和修正的控制信号就可以通过工业生产，大量写制在ROM中，这就是控制信号译码器的调试补偿技术和工业生产方法。
同样原理，编制其它幅值的正弦波形或非正弦波专用控制信号译码器代替原有的(84′)将能产生其它幅值的正弦波或非正弦周期波形输出。
只要恰当选择元件，精心设计和调试，本方法可产生各种恒频恒幅的任意波形的电力输出。
WRT原理的第四个发明为产生变频变幅电压波形输出的技术方法。
如果将图11的专用CSD(84′)改为通用CSD(84)，时钟(101)改为可调脉冲频率时钟(简称可调时钟101′)，再在(100)和(84)之间增加波形编码存储器(WAVEFORM CODE MEMORY，WCM，110)，乘法器(111)和幅值控制器(AMPLITUDE CONTROLLER，简称AC，112)三个元件，就能构成一个简单的变频变幅电源，见图12。
不难理解，如果仅需改变电源的频率，那么用图11的电路，只要将(101)改为(101′)就已可解决。因为时钟脉冲频率改变后，完成320步一个周波的时间将随着变化，例如将fδ由16KHZ提高到19.2KHZ，输出交流的频率将由50HZ提高到60HZ;将fδ降到12.8KHZ时，输出交流的频率降为40HZ。在改变频率时，只要选通脉冲的toff＜＜ton，那么输出交流的幅值可保持不变(幅值大小主要由控制信号码所决定)。所以在图12中，输出波形的变频问题可按上述修改方案解决。
要实现变幅输出，就必须事先改变控制信号，而控制信号与编码性质不同，一旦制定后就无法修改，更难用其进行逻辑运算，为此就应将控制信号与波形编码分开，即仍采用通用控制信号译码器(84)，而将波形信号编码存放在另一个ROM-(110)中，该编码也按符号二进制编制，也有320步，地址与表5中的相同，但内容已由控制码改为数码，将该数码进行乘法运算，乘法器(111)将(110)送来的波形编码乘上一个倍数，相当于将波形的码值放大或缩小，即可达到改变波形幅值的目的，缩、放的倍数由(112)输入。如要把正弦波的幅值由110V变为120V时，那么先通过(112)向(111)输入乘数120/110≈1.091，那么原有的每个信号码值都将乘以同一倍数，如在某一步地址的编码为10CH(码值为-12)，那么当该编码经过(111)后，就将变成10DH(码值为-13)，该编码送到(84)的10DH地址中，经译码控制就一定能产生-13V的输出电压。电于波形中每一个编码都乘以同一倍数后再经过译码，那么波形中每个码值必定都已增加了同一倍数，所以整个波形的幅值就增加了该倍数，这就是WRT的数字变幅技术。
WRT原理的第五个发明为构成交流无瞬断电源的技术方法。
因为有些重要用电负载如计算机设施等是不允许瞬时断电的，而用二个交流电源並联供电又很不经济，目前只能达到直流无瞬断供电，即使是当前最先进的交流UPS供电也避免不了供电短暂瞬断和波形突变，本发明的方法可以实现交流无瞬断、波形无突变供电。图13为交流无瞬断跟踪电源原理图。其基本原理是用WRT构成一个与电网同频率同电压的电压(124)，再使(124)跟踪电网波形的变化，达到完全的同相位，那末(124)就可以与电网一起对负载並联供电。当电网一旦失电，(124)可实现无瞬断供电。图中，(120)为主供电源，(121)为相位检测器，其输出同步脉冲(122)送到同图11相同的WRT电源(124)中，成为(100)的置位端(123)，使(124)与(120)的相位同步，由于(124)所产生波形的频率和电压本来就与(120)的相同，所以(124)的波形就应与(120)完全相同，二个电源可以並联运行。如需要，(124)与(120)中可以增加匹配阻抗(125)，串联在二个电源之间。另外(120)与T供电端(127)之间还应接电子故障断路器(128)，以避免在(120)故障后，(124)不仅向负载(126)供电，也可能通过(120)向电网上的其它负载供电。在(120)正常供电情况下，虽然二交流电源並联，但由于(124)的内阻较大，所以实际上(126)主要由(120)供电，(124)耗电极小。当(120)发生故障时，故障信号(129)立即触发(128)断路，(124)就无冲击、不间断地代替(120)向(126)供电从而实现无瞬断供电。当(124)中的蓄电池电压降到某最低值时，(120)将通过充电器(130)对(124)自动充电，在充电期间，(124)可边充电边产生波形输出，以实现完全的交流无瞬断供电。
WRT原理的第六个发明是把非稳定的电能馈入电网的技术方法。其基本方法为按照电网波形的样子，用非稳定电能构成的数制电源的电能，通过电压的模拟或数字调节技术，生成与电网波形相同的输出，将该电能馈入电网。即，交流电网(131)的波形信息，经(132)(133)、(134)分压取样后再经增益控制器(135)到模/数转换器(简称A/DC，136)变为电网波形的编码信号，该编码经(84)译成控制信号，再经(102)放大后使(33)产生与电网波形相同的电压输出。电容器(132)可用来调节相位，使产生适当的超前相位以弥补WRT系统的固有时间延迟並使本装置的波形输出与电网有适当的相位关系，以便在馈电时有最佳的功率因数。原理见图14。
非稳定电能(137)通常为风能、太阳能等自然能所产生的电能，如为风力发电机所产生的非恒频恒幅交流电，可采用图6的充电电路並由电容器代替蓄电池，这时可适当提高交流电的频率以减小发电机、变压器、储能电容器的成本。如为太阳能电池，热电偶等不稳定电压直流电就可以事先按数制电源的结构将电池、电偶分组联接。
当(137)的电能减少使各单元电压变低时，虽然数制电源中各单元电压间的比率不变，但其绝对值或者说单位电压将会降落甚至大幅度减低。这时装置如仍按原控制信号工作，那么(33)所产生的波形幅值也将大幅度降低，(33)无法正常工作。为此必须应用反馈调节技术，使当(137)电压改变时能使(33)的控制信号产生相应的变化，以抵消(137)的影响，调节的方法有二种，一种是将(137)变化的电压信号(138)送到(135)，当(138)幅值减小时(135)增盖提高，使送到(136)的模拟量电压增大，从而使编码的码值相应提高，以便选通数值较大的单元，抵消单元电压的降低对输出波形幅值的影响，以此达到使系统的输出电压幅值稳定的目的，反之亦然，图14就是这种采用模拟量调节技术进行电压补偿的方法。如在(135)和(84)中间增加与图12相同的乘法器(111)和由(138)控制的数字式幅值控制器(112)，则装置的输出波形幅值将由更精确的数字调节技术所控制，装置的性能将更好，这就是采用数字调节技术的补偿方法。除了进行电压补偿外，单元中电能的变化后还可以对波形的相位进行调节，以改变向电网馈电量。
本方法比现有技术的优点还有1.现有技术所采用的逆变装置只能在非稳定电能电压变化的较小范围内向电网反馈能量。采用本方法后，由于比较容易通过数字技术控制波形，所以非稳定电能可在较大电压变化范围内向电网反馈能量。
2.本装置具有自动跟踪电网波形变化的能力，所以当电网电压波动时，装置的波形也跟着作相同的变化，能量反馈仍可比较稳定地进行，对装置也不会引起过载。即使当电网完全失压，装置跟着输出为零，也不会产生任何危险，这样完全充分的自动保护是现有其它逆变技术本身所不具备的。
3.本装置可以方便地调节功率因数，以使功率部份各开关元件可在较理想的工况下工作。
WRT原理的第七个发明为构成用计算机控制的万能电源的方法。
实验室或实验手段的先进与否，与电源设备的性能有很大关系。辟如有时需要非常稳定的电源，有时需要能快速准确突变的电源，有时又需要能完全准确地模拟某个物理过程的电源。通常的功能大都由各种稳压电源，各种信号发生器，变频变幅大功率交流电源，信号模拟器等承担，但快速准确突变和精确模拟很难做到。另外，这么多电源设备的选择、调整、接拆线也十分不便。如用计算机控制的WRT万能电源，则一台设备就可以代替多台的功能，具有通过编程产生的多种特殊功能，接线、操作也十分方便，很适于实验室使用。
因为计算机具有快速处理数码、大量储存数字信息的能力，所以本文前述的对任意波形控制信号的人工编制都可由普通计算机来执行，如由计算机算出恒频恒幅正弦波波形的码值並自动译成控制信号，那是非常容易的。图15为用计算机作为控制器的WRT万能电源原理方框图，(150)为计算机，(160)为其ROM存储器，用来储存(150)的编译程序，应用程序以及相当于(84)功能的控制信号译码程序。(150)首先根据操作键盘(157)的操作指令从(160)中取出某种波形的应用程序，然后根据该应用程序和(157)输入的各参数编制出一组波形编码存放在称为波形编码存储器(161)的RAM中，该RAM的作用同图12的(110)，(161)中的波形编码在一种运行状态中是固定不变的，但波形编码还需经过一定的数字处理(如算术运算、逻辑运算、条件判别等)以达到对波形进行幅值控制，补偿调节等处理以实现预定的波形要求，经过处理的波形编码由(160)中的控制信号译码程序译成控制信号存放在称为控制信号存储器(162)的另一个RAM中，存放在(162)中的控制信号不是固定不变的，它将随着(150)输入端口(151)的有关信息，如反馈信息(153)，其它信息(155)的变化而半个周期半个周期地变化。(162)就相当于前例中的(84)，由被计算机(150)所整定的运行时钟(图中未标出)发出的选通脉中依次序选通(162)后在输出端口(152)输出控制信号，经(102′)放大后驱动(33)合成所需波形。由于万能电源所能产生波形的种类、频率、相数等差异很大，所以不能使用以前各例中单一的滤波器(35)而应改为本例具有可供选择切换的多路滤波器(35′)，故驱动器(102′)中应加设滤波器的驱动信号(159)送(35′)。另外，未经滤波的波形信号及(36)输出端的波形信号都可作为反馈信息(153)输入(150)实现反馈控制。经(151)输入的还有能直接产生波形输出的遥控信息(154)和(157)送出的操作信息(156)(150)的输出数据以及(36)端的波形图形都可作为信号输入显示和记录器(158)作显示记录用。
操作键盘(157)上除布置有计算机所常用的键外，还配置有作为电源装置所特有的键，如“直流”键(DC，171)，用以产生稳压直流输出的操作键;
“正弦波”键(SIN，172)，用以产生恒频恒幅交流正弦波输出的操作键;
“方波”键(SQU，173)，用以产生恒频恒幅方波输出的操作键;
“三角波”键(TRI，174)，用以产生恒频恒幅三角波输出的操作键;
“阶梯波”键(STR，175)，用以产生恒频恒幅阶梯波输出的操作键;
“遥控”键(RMT，176)，用以产生遥控输出由(154)直接产生波形输出的操作键;
“特殊波”键(SPE，177)，用以产生人工编制的周期性特殊波形或函数波形输出的键，编码值可由数字键或外设输入(150);也可由(150)按函数式编制后存放在(161)中;
“非周期波”键(NPR，178)，操作功能类似(171);
“频率”键(F，179)，用以输入所需周期波的频率值;
“幅值”键(A，180)，用以输入正弦波的有效值或其它周期波的上、下极值(A1，A2);
“脉冲步数”键(N，181)，用以指令(150)每个周期内所需多少个选通脉冲的步数，N＝fδ/F;
“相数”键(PHS，182)，用以输入周期波的相数;
“波形数”键(WN，183)，用以输入需产生的周期波的个数的键，例如使装置输出1000个正弦波后自动使输出为零，就要用到此键。如不按此键则表示WN＝∝，波形一直持续到装置接到“停止”指令，才使输出为零。
除此之外，还有“起动”(STA，185)，“停止”(STO，186)，“合闸”(CON，187)，“分闸”(DIC，188)等常规操作键。
下面结合操作说明阐述其原理。例如，(150)采用BASIC语言，要求本电源装置产生频率F＝50HZ，A＝110V，PHS＝3，WN＝1000的正弦波输出。
按(SIN)键后(150)接受操作指令，该键中的指示灯亮，同时(158)出现按键时间及“SIN PROGRAM”字样。
按“F”键，然后依次按数键“5”和“0”，再按“READ”键，(158)出现“F＝50HZ”字样。
“按“A”键，然后依次按“1”、“1”、“0”、“READ”、“＝”、“READ”，(158)出现“A1＝A2＝110V”字样。
按“N”键，然后依次按“3”、“2”、“0”、“READ”，(158)出现“N＝320”字样(该数字可按装置的性能在一段范围内任选，N和F确定后，时钟脉冲频率fδ＝NF＝320×50HZ＝16KHZ)。
按“PHS”键，然后依次按“3”、“READ”，(158)出现PHS＝3″字样。装置内的三组(102)、(33)等将被调用而产生三相电压输出。
按“WN”键，然后依次按“1”、“0”、“0”、“0”、“READ”，(158)出现“WN＝1000”字样。
按“CON”键，“CON”指示灯亮，负载电路接通。(158)出现操作时间及“CONNECTION”字样。
按“STA”键，“STA”指示灯亮，三相电压开始组合並输出。(158)出现操作时间及“START”字样。
装置运行20秒后，因为WN/F＝1000/50HZ＝20秒，刚好组合完1000个周波，所以(150)中的WN计数器作减法由1000计数到0，自动送出一个STOP脉冲，装置停止输出。同时(158)将打印出自动停机时间及“PROGRAM ENDED”字样。
如果由于过负载使系统的保护断路器自动跳闸，(158)将打印跳闸时间及“SHUT DOWN”字样。
如果由于装置内其它故障使装置无法正常工作，(150)可通过不停的自检测程序将检测到的故障部位的编号连同故障时间一起送(158)显示打印或其它故障指示器指示。
下面是装置根据上述操作所执行的功能，(150)在接到(157)操作指令后，将把F，A，N，PHS等各数据存在专用的RAM存储器(图中未画出)中，把WN计数器置位到1000D，同时将储存在(160)中的SIN应用程序调出，该程序可用不同的适用语言编制，本文以BASIC语言举例如下程序 功能LET FS＝F＊N 由F和N参数，将得到选通脉冲频率fδ＝FN＝16KHZ，(150)
使时钟产生fδ频率的脉冲。
DIM V(320) 由N知道一个周波内均匀分成320个步数，也就有320个控制信号，所以应分别在(161)和(162)中留出320个内存空间，以便储存波形编码和控制信号。
FOR S＝O TO(N-1)算出一个周波波形上的320个电压值，如本文的第三发明所作的说明和算法V(S)＝A＊SQR(2)＊ V0＝0VSIN(S＊π/180/N) V1≈3VV2≈6V···V319≈-3V所算出的320个波形编码储存在(161)中，经(160)中的控制信号译码程序译成320个控制信号存在(162)中，由于计算机的运行速度极快，整个程序编制工作在极短的时间内就完成了。当启动“STA”键后，(162)中的控制信号将由时钟指挥按地址顺序逐次加1运行，每次运行完320步回到零地址，WN计数器自动减1，当该计数器计到零时，将送一个相当于“STO”的停机信号。如果“WN”键未按，WN计数器不参加工作，WN计数器就不会出现零值，波形就将一直运行下去。(150)接到键盘来的信号后，除送出指示灯点燃信号外，还向(158)送出信号供显示和记录。
本发明各实用装置所组合的波形的精确度取决于(33)的数制及位数，以及(84)或(84′)的数据位数和地址位数，而位数可根据需要而扩大，位数越多，每个周波所选的步数越多，可供选择的电压数也越多，波形就越精确。另一方面对于具有一定波形精确度的非周期波形来说，编制一段波形的持续时间也可以越长。例如，在需要由电量模拟某物理量进行仿真试验时，就希望装置中(161)和(162)的地址越长越好。假如(161)和(162)为16位地址(即64K内存)，要模拟1次/秒的慢变化量，则波形持续输出时间可长达216÷1次/秒≈18.2小时模拟1千次/秒的快变化变量，也可达到216÷1000次/秒≈1.1分钟。
在按“非周期波”键(178)后，64K个变量可以用手工或外设输入，当装置运行后，相当于该物理量的模拟功率电量就可由输出端输出。
WRT原理的第八个发明为构成WRT数字式放大器的方法。由本文第六发明涉及向电网馈电的方法中已谈到，用WRT原理可以重组成与电网波形完全相同的另一个功率波形输出。也就是说，只要有一个输入波形作样板，WRT装置就可以重组出与输入波形完全相同但功率远大于输入的输出波形。这就使得WRT进入了数字放大器的领域。当然，用WRT放大波形，其电源效率要比现有任何放大器高，输出功率比现有技术可得到的大，而其波形失真度也由于应用了数字技术而可以小得多。图16为该数字放大器的原理图，WRT数字放大器的前半部分是基于1939年A·H·Reever提出，1948年经由C.E.Shannon从理论上分析的，目前正在作为先进的数字技术应用和发展的脉码调制(PCM)技术，把模拟信号变为数码信号。而后半部分则是采用数码信号经(84)译出控制信号直接送(33)产生功率波形输出的WRT技术，从而省却了现有技术中的数/模转换器和功率放大器，简化了环节，提高了效率和稳定性。
其基本原理为，模拟信号(191)进入取样/保持(192)后，经(136)模/数转换，变成数码信号进入数字信号处理器(193)，如果输入的本来已是脉码信号(190)，如由数字音频系统来的串行或並行信号，则可不经模/数转换而直接进入(193)，(193)除可用来合成各路信号外，还能对信号进行纠错、码制变换、除噪等各种处理，经处理后的数码信号经(84)译码产生控制信号，送(102)放大后驱动(33)，由(33)组合成与(191)相同的或者按(190)脉码编制的模拟量功率波形，再经滤波器(35)，滤除选通脉冲频率的噪声即可得到功率波形输出。
根据Channon定理，当传送全部信息量的最高频率为W时，如果用不大于1/2W的时间间隔来读取其瞬间值，就可以把原来的信息完全重现。所以如果把本发明用在数字音频系统中，並按现有制式用fδ＝40-50KHZ的(101)把模拟信号变为数码信号，码制可以用本文介绍的符号二进制，也可以用偏移二进制，补偿二进制，格兰码制或系统中预先约定的其它任何制式，那么当数码信号经过(84)时，如(84)存储的也是按相同码制编制的控制信号，系统就可以以极低的失真重现原来的模拟信号。现有技术已使数字音响技术进入应用领域並显示了优越性，例如用标准选通频率44.056KHZ或44.1KHZ的14-16位的数字音响设备已可达到动态范围和信噪比高达86-98dB，频率响应从直流到22KHZ，失真度为0.013%～0.003%的性能，本发明的放大器不但同样可达到以上性能，而且由于WRT能直接将数码信号还原成功率模拟信号，省却了数/模转换和功率放大器，具备简单、稳定、电源效率高等诸优点。
为进一步提高放大器的稳定性，还可在(193)和(84)之间加入(194)，(194)为多级多位並行移位寄存器，在移位过程中，使输入信号与输出信号之间产生适当的时间差，这样就可以减少输入和输出音频信号之间不希望有的偶合而产生的啸叫。(194)的级数越多，延迟的时间也越长，如用44级约可产生1毫秒的时差。继续增加(194)的级数，输入和输出间的时差可达到为人耳所区分的程度，不经延时的主音频与经延时的付音频之间可产生人工回声效应。主音频与付音频脉码分别经数字处理后再用数字合成经(84)译码和(33)输出。
WRT原理的第九个发明为用第一发明中的二进制电压合成器(33′)代替第3、4、5、6、7、8各发明中的(33)构成电源装置和放大器的技术方法。
由图4可以看出，(33′)为采用二进制数制电源的电压合成器，在其每一位上只有三个元件，即一只零值二极管(如56)代表该位上的零电压，一只单元(如40)和一只数值选通开关(如48)，开关闭合时代表该位上的1电压。从数制原理又知道，用同样多的单元和开关，二进制电源所组成的电压数最多，如n位二进制数制电源可以得到2n+1-1种电压。此外，(33′)的控制信号码与其通用译码器(84)的地址码相同或相近，所以(84)编制、检查就比较直观，在要求波形电压精度不太高的场合，(84)甚至可以省去而用波形的数码直接作为(33′)的控制信号组合成波形，所以本文前面各发明中所谈到的电压合成器(33)都可由(33′)代替，有(84)的各发明可以省去(84)。
WRT原理的第十个发明为用(33′)制作功率或信号数/模转换器的技术方法。
如果我们用现有的制造技术设法减小图4中零值二极管(56-63)的压降，或者用电路技术或补偿技术使合成器每一位在不选通时的压降与单位电压相比可以忽略。同时在设计电子开关(48-55和25-28)时用相同的方法使开关的导通压降也可以忽略。那么只要能使各单元的电压精度达到规定的要求，(33′)就可以成为一具功率或信号数/模转换器，可以由二进制(四、八、十六进制可方便地转换为二进制)数码信号直接驱动，从而省去了通用信号译码器(84)。
当然，目前较经济的方法是，采用经精心设计的(33′)和仔细调试以及补偿修正后的(84)共同组成的数/模转换器已可达到相当的精度。另一个提高精度的办法是(33′)仅作为电压输出，输出后经补偿型电压跟随器输出功率。
用WRT技术制作的功率和信号数/模转换器具有功率输出大，可带较多的负载，电源效率高，省电、发热少等优点。WRT数/模转换器可由分立元件构成，也可集成化和微型化。
编号 代号 名称1-12 E11-E43四位四进制数制电源中的12个单元。
1′-3′ 数制电源中代替蓄电池作单元的储能电容器。
13-24 S11-S43电压合成器中的数值选通开关。
14′-15′ 直流组合电源中带联锁的数值选通开关。
25-28 S51-S54电压合成器中的换向开关。
29-32 D11-D41数制电源中的零值二极管。
33 VS 电压合成器(VOLTAGE SYNTHESI-ZER)。
33′ 八位二进制数制电源(图4)。
33″ 以储能电容器代替蓄电池组成的数制电源。
34，34′ A，A′端 数制电源的输出端。
35 滤波器。
35′ 多路滤波器。
36 装置的输出端。
37 向数制电源充电的多绕组变压器。
38 向数制电源充电的整流器。
39 用机械开关选通的八位二进制直流组合电源。
40-47 E61-E68八位二进制数制电源中的8个单元。
48-55 S61-S68E61-E68的数值选通开关。
48′-55′ 八位二进制直流组合电源中的选通开关。
56-63 D61-D68八位二进制数制电源中的8个零值二极管。
65-72 L1-L8八位二进制直流组合电源中的选通指示灯。
73 C、C′ L1-L8的电源接口。
74 C1直流组合电源中的滤波电容器。
75 S55机械换向开关。
76、77 D69，D70联锁二极管。
84 CSD 控制信号译码器(CONTROLSIGNAL DECODER)或通用控制信号译码器。
84′ 专用控制信号译码器。
85 编码信号。
86 CSD的地址位。
87 CSD的数据位。
88 控制信号。
89 Vck选通脉冲。
90 fs 选通脉冲频率。
100 计数器。
101 时钟。
101′ 可调fs的时钟。
102 驱动器。
102′ 带滤波器驱动的驱动器。
110 WCM 波形编码存储器(WAVEFORM
CODE MEMORY)。
111 乘法器。
112 AC 幅值控制器(AMPLITUDECONTROLLER)。
120 50HZ 110V主供电源。
121 相位检测器。
122 相位检测器输出的同步脉冲。
123 计数器的置位端。
124 图11的50HZ 110V正弦恒频恒幅电源。
125 匹配阻抗。
126 重要用电负载。
127 T端 (126)的公共供电端。
128 电子故障断路器。
129 (120)的故障信号。
130 (124)的充电器。
131 交流电网。
132 C1调相电容。
133、134 R1、R2取样电阻。
135 增益控制器。
136 模/数转换器。
137 非稳定交、直流电能。
138 由(137)送出的电压信号。
150 计算机。
151 (150)的输入端口。
152 (150)的输出端口。
153 反馈信息。
154 遥控信息。
155 其它信息。
156 操作信息。
157 操作键盘。
158 显示和记录器。
159 滤波器驱动信号。
160 (150)的ROM存储器。
161 (150)的RAM波形编码存储器。
162 (150)的RAM控制信号存储器。
171 DC (157)的“直流”键。
172 SIN (157)的“正弦波”键。
173 SQU (157)的“方波”键。
174 TRI (157)的“三角波”键。
175 STR (157)的“阶梯波”键。
176 RMT (157)的“遥控”键。
177 SPE (157)的“特殊波”键。
178 NPR (157)的“非周期波”键。
179 F (157)的“频率”键。
180 A (157)的“幅值”键。
181 N (157)的“取样步数”键。
182 PHS (157)的“相数”键。
183 WN (157)的“波数”键。
185 STA (157)的“起动”键。
186 STO (157)的“停止”键。
187 CON (157)的“合闸”键。
188 DIC (157)的“分闸”键。
190 串行或並行脉(数)码信号。
191 模拟信号。
192 取样/保持。
193 数字信号处理器。
194 移位寄存器。
权利要求
1.本方法发明-波形重组合技术(简称WRT)的基本方法是用少量电压单元通过数字电路或计算机的控制重组成大量的电压幅值，再用这些电压高效率、低失真地合成任意电压波形。其技术特征是将微电子的数字技术应用到功率电路，将少量的电压单元按数制规律布置构成数制电源，n位m进制数制电源只需n(m-1)个单元。第a行b列单元的电压值为bma-1个单位电压。单位电压可根据需要任意选择，数制电源的进制和位数以及其最高位的单元的电压值都可以任意选择。再由数制电源构成电压合成器(如33)。(33)的接法为，同数位上各单元的负极(或正极)如(1.2.3.)与该位上零值二极管如(29)的正端(或负端)共同联接，(1.2.3.)的正极(或负极)与该单元的数值选通开关如(13.14.15.)分别串联后与(29)的负端(或正端)共同联接；再将不同数位分别按上述方法联接后同向串联，由最低位二极管的负端(或正端)如(34)和最高位二极管的正端(或负端)如(34′)所引出的二线(A-A′)经四只换向开关(25-28)组成的换向桥后成为(33)的输出端(B-B′)。单元可由蓄电池、充电的电容器、太阳能电池等组成，开关可为各种触点机械开关、电子开关构成。用n位m进制数制电源构成的(33)可以产生2mn-1种均匀分布的电压。在实用中，数制电源可视需要简化，並允许不严格遵守数制规律。同样的数字控制技术应用到译码器，产生了由存储器构成的通用信号译码器(84)，其特征是，(84)的地址码值与该地址中储存的控制信号所选通的(33)中的开关组合成的电压码值相同；或构成的专用控制信号译码器(84′)，其特征是，(84′)按地址顺序依次存储所需波形各点电压值的控制信号，依地址顺序运行时，这些控制信号将使(33)组合成所需波形输出。所以WRT方法的基本结构就是由控制信号译码器(84)或(84′)对(33)进行控制，由(33)中的开关逐点选通数制电源中的单元而直接产生所需电压波形，达到由少量单元重组合成各种周期和非周期的功率或信号电压波形输出的目的。
2.如权项1所述的电压合成器的方法构成的直流组合电源。其特征为用普通机械开关如(48′-55′)选通的二进制数制电源构成的，或用普通机械开关选通的並带有二极管如(76、77)或联锁开关如(14′、15′)联锁的其它进制数制电源构成的，能用少量单元产生多路或大量电压输出的直流电源。
3.如权项1所述的电压合成器(33)和控制信号译码器(84或84′)等构成各种信号发生器或其它电气装置的方法。
4.如权项1所述的WRT原理构成的能输出任意波形的电力或信号的装置的方法。其特征为，在(84′)中按时序预先储存所需波形的控制信号，並用时钟(101)和计数器(100)等作为步数和同步取样控制。
5.如权项1所述的WRT原理构成能输出变频变幅的交流或脉动直流波形的电力或信号装置的方法。其特征为，用可变频率选通脉冲的时钟(101′)代替权项4中的(101)实现变频。用由波形编码存储器(110)、乘法器(111)、幅值控制器(112)和(84)代替权项4中的(84′)实现数字控制变幅。
6.如权项1所述的WRT原理构成交流无瞬断跟踪电源装置的方法。其特征为，用权项4所述的装置(124)产生与主供电源(120)同频率同幅值的电压输出，再通过相位检测器(121)使(124)与(120)保持恰当的相位，使在正常供电情况下(124)与(120)可以对负载並联供电但(124)实际供电甚微或为零，当(120)故障时，(124)立即无瞬断地承担供电。电子故障断路器(128)、匹配阻抗(125)可用来防止(124)向(120)供电。充电器(130)用来向(124)中的单元充电。(128)、(125)和(130)中的每者可以有，也可以由其它装置代替。
7.如权项1所述的WRT原理构成把非稳定的电能(137)馈入电网的装置的方法。其特征为，将电网波形信号取样后经模/数转换器(136)转换为数字编码，然后以该数字编码为样板，令(33)产生相同或适当的波形把(137)馈入电网。(132-134)用来获得适当幅值和相位的取样电压。增益控制器用来对(137)的电压变化进行补偿以达到输出波形的幅值稳定的目的。
8.由权项7发展的、使(33)的输出波形幅值不受或少受单元电压波动影响的补偿技术。其特征为，用增益控制器(135)可实现模拟量控制法补偿，而用乘法器(111)和幅值控制器(112)可实现数字量控制法补偿。
9.用单相交流或多相交流或经斩波后的直流向不在运行或正在运行中的数制电源充电的方法。其特征为由多绕组变压器(37)和整流器(38)产生与权项1的数制电源中单元的电压值和接法适合的充电电压对数制电源中的单元充电。
10.用电容器如(1′、2′、3′)代替单元(1、2、3)构成交直流供电的数制电源的方法。其特征为，电容器由权项9所述的供电源经(37)和(38)充电，电容器所蓄电压的数值在正常状况下应符合数制规律。
11.用权项1所述的WRT原理构成能组合产生各种交直流周期和非周期波形输出的电力或信号的万能电源装置的方法和/或为该电源装置设计的软件基本编制方法、操作方法和操作键盘(157)。其特征为，用计算器作为控制器，波形编码可根据键盘操作指令由储存在ROM(160)中的应用程序编制后存放在RAM波形编码存储器(161)中，该编码经适当的数字处理后由(160)中的译码程序(功能相当于84)译成控制信号存放在RAM控制信号存储器(162)中，该信号依次顺序控制(33)即可生成所需波形。
12.用权项1所述的WRT原理构成直接式数字功率或信号放大器的方法。其特征为，串行或並行脉码信号(190，即数码信号)，直接送数字信号处理器(193)，经处理后送(84)译成控制信号，使(33)直接输出模拟信号而不必经过数/模转换再模拟放大的方式。
13.用权项1所述的WRT原理构成输入、输出为模拟量的数字功率或信号放大器的方法。其特征为，模拟信号(191)经取样/保持(192)和模/数转换(136)而变成数码信号，经(84)和(33)直接输出模拟信号而不必经过数/模转换再模拟放大的方式。
14.如权项1、权项12和权项13所述，构成输入可为模拟量，可为数字量的WRT数字音频放大器的技术。
15.如权项5所述的变幅技术构成的音量调节用的数字控制方法。其特征为，用乘法器(111)和幅值控制器(112)来改变音频数字信号的码值因而改变输出波形的幅值。
16.如权项14所述的WRT数字音频放大器技术中所用到的提高放大器稳定性的方法。其特征为，用多位並行移位寄存器，使输入、输出模拟信号间产生适当的时间差，以减少可能的音频偶合从而提高放大器的稳定性。
17.如权项16所述的增加输入、输出模拟信号的时间差的办法产生人工回声的方法。其特征为，在放大主音频信号的同时，用多位並行移位寄存器产生比主音频信号延迟若干时间的回声信号，从而得到回声效应。
18.如权项1所述的方法，以二进制电源构成的电压合成器(33′)。其特征为每个电压数位减到只剩三个元件-代表零电压的二极管如(56-63)和代表1电压的单元如(40-47)和开关如(48-55)，按权项1相同的方法联接，第n位单元的电压值为单位电压的2n-1倍。这样(33′)就可由适当的二进制编码信号直接驱动而省去通用控制信号译码器。(33′)的位数可根据需要任意增减。
19.如权项18所述的(33′)代替(33)所构成的权项3、4、5、6、7、11、12、13、14各项中载明的装置的方法。
20.用权项1所述的WRT原理制作的功率或信号数/模转换器。其特征为，(33′)或(33)由与其相同数制相同位数的数字信号直接驱动或由(84)译码后驱动，从而实现由数字信号转换为模拟信号。
21.如权项1所述的WRT原理应用于其它电量或非电物理量构成控制、检测、转换或其它实用装置的方法。
专利摘要
是以数字电路或计算机直接控制数制功率部件，组合成任何功率等级的精确电压波形的技术。用WRT产生波形，失真比放大器更小，而电源效率比逆变器还高。用WRT可研制出稳定/非稳定电能的恒频恒幅电源，交流变频变幅电源，无瞬断交流跟踪电源，实验室用万能电源，WRT数字功率放大器和功率数/模转换器等产品，可替代现有的变频器、逆变器、交直流稳压器、功率信号发生器、放大器等大量电气装置。
文档编号H02M3/04GK87101134SQ87101134
公开日1988年8月3日 申请日期1987年12月4日
发明者越良, 于宙 申请人:越良, 于宙导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan