專利名稱：一種直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)均流控制方法及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)均流控制方法及控制裝置。
背景技術(shù)：
八十代開(kāi)始，為適應(yīng)大功率供電系統(tǒng)負(fù)載安全性的考慮，開(kāi)始對(duì)分布式電源系統(tǒng)進(jìn)行初步研究。傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)為提高供電的可靠性，每個(gè)負(fù)載需要備有兩套完全一樣的電源設(shè)備，其成本增加了一倍。分布式電源系統(tǒng)利用新電源理論和技術(shù)，采用較小的電源功率電路，組合成模塊式、智能化的大功率電源系統(tǒng)。在分布式電源系統(tǒng)中，模塊電源具有獨(dú)立性和靈活性，這種設(shè)計(jì)打破了功率上的局限，其容量可根據(jù)用戶的需求或依負(fù)載變化進(jìn)行擴(kuò)展，使電源系統(tǒng)的體積、重量大為降低；且系統(tǒng)可方便地采用冗余設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)某一模塊發(fā)生故障，能夠方便地更換此模塊，而不影響系統(tǒng)的正常工作，提高了系統(tǒng)的安全性。由于系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)化的模塊組合而成，電源產(chǎn)品便于規(guī)范化，不但降低電源的設(shè)計(jì)成本和重復(fù)投資，還可減少生產(chǎn)和維護(hù)費(fèi)用。在模塊化分布電源系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)完全穩(wěn)定可靠的工作，模塊化電源的并聯(lián)技術(shù)則顯得尤為重要。由于并聯(lián)運(yùn)行中每個(gè)模塊的外特性不一致，外特性好(電壓調(diào)整率小) 的模塊，可能承擔(dān)更多的電流，甚至過(guò)載，而某些外特性差的模塊運(yùn)行于輕載或者空載的狀態(tài)下，其結(jié)果是分擔(dān)電流多的模塊可靠性大大降低。因而在模塊并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中必須設(shè)計(jì)有效的負(fù)載分配控制策略。并聯(lián)模塊均流技術(shù)是實(shí)現(xiàn)模塊化大功率電源系統(tǒng)的重點(diǎn)，以保證各模塊間電應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻、合理分配，防止一個(gè)或多個(gè)模塊工作于電流極限狀態(tài)。 因此，并聯(lián)均流理論和技術(shù)成為當(dāng)前電力電子技術(shù)的研究重點(diǎn)。在電源并聯(lián)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)均流控制常用的并聯(lián)均流方法共有六種輸出阻抗法、主從設(shè)置法、熱應(yīng)力自動(dòng)均流法、外加均流控制器法、平均電流自動(dòng)均流法、最大電流自動(dòng)均流法。①輸出阻抗法是通過(guò)調(diào)節(jié)電源的輸出阻抗以達(dá)到并聯(lián)模塊接近均流的目的。在并聯(lián)電源模塊系統(tǒng)中，各個(gè)電源模塊是獨(dú)立工作的。每個(gè)模塊根據(jù)其外特性以及電壓參數(shù)值來(lái)確定輸出電流。該方法本質(zhì)上屬于開(kāi)環(huán)控制，因此該方法簡(jiǎn)單，不需要外加專門的均流裝置。但是，該方法使得電源的調(diào)整精度不高，每個(gè)模塊必須進(jìn)行個(gè)別調(diào)整，如果并聯(lián)的模塊功率不同的話，容易出現(xiàn)模塊間電流不平衡的現(xiàn)象。②主從設(shè)置法是將多個(gè)并聯(lián)電源模塊中的一個(gè)作為主模塊，其他模塊跟隨主模塊工作。主模塊的工作電流與輸出反饋信號(hào)進(jìn)行比較，將差值信號(hào)反饋回各電源模塊(包括主模塊和從模塊)的控制電路，從而調(diào)節(jié)各模塊的輸出電流大小。主從設(shè)置法屬于閉環(huán)控制， 不需要外加專門控制電路，因此均流精度比較高。但是各個(gè)模塊間需要有通信聯(lián)系，連線比較復(fù)雜，而且一旦主模塊出現(xiàn)故障，則整個(gè)電源系統(tǒng)將崩潰，不適用于冗余并聯(lián)系統(tǒng)。
③熱應(yīng)力自動(dòng)均流法是利用監(jiān)測(cè)電源系統(tǒng)中每個(gè)電源模塊單元的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流。電源系統(tǒng)中各并聯(lián)模塊在電源柜中所處的位置不同，對(duì)流情況和散熱條件也不同， 結(jié)果有的模塊溫度高，有的模塊溫度低。該方法使其溫度高的模塊單元輸出電流小，溫度低的電源模塊輸出電流大，從而達(dá)到均流的目的。由于對(duì)噪聲不敏感，該方法無(wú)需考慮電源對(duì)噪聲的屏蔽，但需要附加控制器，且連線較多。④外部控制器法是在各并聯(lián)電源模塊之外，加一個(gè)專門進(jìn)行并聯(lián)均流控制的外部模塊。每個(gè)模塊的輸出電流采樣，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，與給定的電壓進(jìn)行比較，所得差值輸入到各電源模塊的控制部分，這樣就可以實(shí)現(xiàn)各模塊輸出電流的并聯(lián)均流。該方法均流效果非常好，各模塊輸出電流基本相等，但需要外加專門控制器，而且控制器與個(gè)電源模塊要進(jìn)行多路連接，連線較復(fù)雜。⑤平均電流自動(dòng)均流法要求并聯(lián)各模塊的電流放大器輸出端通過(guò)一個(gè)電阻R接到一條公用母線上，稱為均流母線。直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的平均電流自動(dòng)均流法如圖1 所示。該方法電路簡(jiǎn)單，可以精確地實(shí)現(xiàn)均流，但當(dāng)均流母線發(fā)生短路，接在母線上的任一個(gè)模塊不能工作時(shí)，母線平均電壓下降，將促使各模塊電壓下調(diào)，甚至到達(dá)其下限，結(jié)果造成故障，不適用于具有電源模塊故障自動(dòng)退出機(jī)制的電源并聯(lián)系統(tǒng)。⑥最大電流自動(dòng)均流法是一種自動(dòng)設(shè)定主模塊和從模塊的方法，即在η個(gè)并聯(lián)的模塊中，輸出電流最大的模塊，將自動(dòng)成為主模塊，而其余的模塊則為從模塊，它們的電壓誤差依次被整定，以校正負(fù)載電流分配的不平衡，又稱為“自動(dòng)主從控制法”。直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的最大電流自動(dòng)均流法如圖2所示。采用該方法的并聯(lián)模塊電源間不是孤立的， 而是通過(guò)一條均流母線聯(lián)系起來(lái)。它為每一個(gè)模塊電源提供了一個(gè)電流基準(zhǔn)值，而所有并聯(lián)模塊電源則依據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)值來(lái)調(diào)整其輸出電流，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總輸出電流在各并聯(lián)電源中的精確均分，因而是一種優(yōu)良的均流方法。采用這種方法可以實(shí)現(xiàn)較好的冗余，不會(huì)因?yàn)槟骋荒K的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，而且均流母線的抗干擾性能較好。但是由于主從模塊總處于不斷的切換中，會(huì)導(dǎo)致各個(gè)模塊的輸出電流產(chǎn)生一個(gè)低頻振蕩；同時(shí)由于各個(gè)電源是以“最大電流”為輸出電流基值，除實(shí)際輸出電流為最大值的那個(gè)電源外，其他電源的輸出電流都要向上調(diào)節(jié)，只有輸出電流為最大值的那個(gè)電源的輸出電流才會(huì)下降，在負(fù)載不變情況下，必然出現(xiàn)多個(gè)電源輸出電流的增加量大于單個(gè)電源輸出電流的減少量，結(jié)果導(dǎo)致電源輸出端電壓高于額定電壓，產(chǎn)生“過(guò)電壓”，這種“過(guò)電壓”一方面必然會(huì)對(duì)電源和負(fù)載的可靠性、安全性帶來(lái)不利影響，另一方面會(huì)被動(dòng)地增加電源已經(jīng)很高的調(diào)節(jié)頻率，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。針對(duì)以上六種方法的缺點(diǎn)，有學(xué)者發(fā)明了“并聯(lián)直流開(kāi)關(guān)電源雙均流母線均流控制電路及控制方法”，并提出了基于智能控制器(CPU)的四種均流控制方法。整體上，該電源并聯(lián)系統(tǒng)由于每一個(gè)電源模塊都應(yīng)用了智能控制器(CPU)和軟件編程技術(shù)，同時(shí)求取最大電流值和最大電流差值的硬件電路比較復(fù)雜，因而會(huì)系統(tǒng)成本大大增加。同時(shí)提出的四種均流控制方法也各有不足之處
①最小電流均流控制方法每一個(gè)電源模塊的智能控制器根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路傳送來(lái)的第一均流母線和第二均流母線上的信號(hào)(最大電流值和最大電流差值)計(jì)算出在電源模塊中最小輸出電流。以最小輸出電流為基準(zhǔn)，除實(shí)際最小輸出電流電源模塊外，其他電源模塊的的輸出電流都向下調(diào)節(jié)，在負(fù)載不變情況下，必然出現(xiàn)多個(gè)電源模塊輸出電流減少量大于單個(gè)電源模塊輸出電流增加量，結(jié)果導(dǎo)致電源模塊輸出端電壓低于額定電壓，產(chǎn)生“欠電壓”，這種“欠電壓”一方面滿足不了負(fù)載對(duì)電源性能的要求，另一方面也會(huì)被動(dòng)增加電源已經(jīng)很高的調(diào)節(jié)頻率，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。②簡(jiǎn)化最小電流均流控制方法智能控制器(CPU)通過(guò)將采集到的自身輸出電流信號(hào)與最大電流信號(hào)相比較，判斷出自身是否為輸出電流為最大值的電源模塊，只有最大輸出電流的電源模塊以最小輸出電流為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)，其他電源并不進(jìn)行均流控制，隨著最大輸出電流電源模塊輸出電流的下降，在負(fù)載不變情況下，其他直流開(kāi)關(guān)電源的輸出電流上升，必然會(huì)有另外一個(gè)電源的輸出電流成為最大值，則這個(gè)新的最大輸出電流電源模塊開(kāi)始以最小輸出電流為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，原先最大輸出電流電源模塊則退出調(diào)節(jié)。理論上，說(shuō)該方法由于一次只調(diào)節(jié)一個(gè)電源模塊，因而并聯(lián)系統(tǒng)電源的調(diào)節(jié)頻率應(yīng)該很低，但是由于最大輸出電流電源模塊輸出電流的下降，會(huì)導(dǎo)致其他電源模塊的輸出電流上升，電源調(diào)節(jié)頻率反而增加，從而影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)；同時(shí)該方法沒(méi)有考慮到有多個(gè)電源模塊輸出電流為最大值的情況，當(dāng)多個(gè)最大輸出電流電源模塊的輸出電流都向最小電流值靠近時(shí)將會(huì)導(dǎo)致其他直流開(kāi)關(guān)電源的輸出電流更多地上升，電源調(diào)節(jié)頻率會(huì)更大，影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。③中間電流均流控制方法每個(gè)電源模塊的智能控制器(CPU)根據(jù)最大電流值和最大電流差值計(jì)算出一個(gè)中間電流值，并以中間電流值作為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)輸出電流。輸出電流大于中間電流值的電源模塊都減小其輸出電流，而輸出電流小于中間電流值的電源模塊都增加其輸出電流。該方法會(huì)導(dǎo)致所有電源模塊都參與調(diào)節(jié)，因而系統(tǒng)的調(diào)節(jié)頻率本身會(huì)很高，同時(shí)是以中間電流值作為基準(zhǔn)，并不是以平均電流值為基準(zhǔn)，因而系統(tǒng)的調(diào)節(jié)頻率本身會(huì)更高，進(jìn)而影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。④簡(jiǎn)化中間電流均流控制方法每個(gè)電源模塊的智能控制器(CPU)通過(guò)將采集到的自身電流信號(hào)與最大電流信號(hào)和最小電流信號(hào)相比較，可以判斷出自身是否為輸出電流最大值或最小值的那個(gè)最大電流。最大輸出電流和最小輸出電流的那兩個(gè)輸出電流以中間電流值為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其他輸出電流并不進(jìn)行均流控制，隨著最大電流值的下降和最小電流值的上升，必然會(huì)有其他的電源模塊取代原有的最大輸出電流電源模塊和最小輸出電流電源模塊，進(jìn)而對(duì)其自身輸出電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。理論上，說(shuō)該方法由于一次只調(diào)節(jié)兩個(gè)電源模塊，因而并聯(lián)系統(tǒng)電源的調(diào)節(jié)頻率比較很低，但是由于最大輸出電流電源模塊輸出電流的下降和最小輸出電流電源模塊輸出電流的上升是以中間電流值作為基準(zhǔn)，并不是以平均電流值為基準(zhǔn)，電源調(diào)節(jié)頻率反而增加，從而影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)；同時(shí)該方法沒(méi)有考慮到有多個(gè)電源模塊輸出電流為最大值和最小值的情況，當(dāng)多個(gè)最大輸出電流電源模塊的輸出電流增加量和多個(gè)最小輸出電流電源模塊的輸出電流減少量不相等時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電源并聯(lián)系統(tǒng)不是“過(guò)電壓”就是“欠電壓”，進(jìn)而影響電源輸出性能，同時(shí)會(huì)使調(diào)節(jié)頻率增加，影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源模塊的合理并聯(lián)運(yùn)行成為提高電源系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和擴(kuò)大供電容量而急需解決的重要問(wèn)題，也成了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外電源領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題?，F(xiàn)有各種均流控制方法的缺點(diǎn)，限制住了直流電源并聯(lián)運(yùn)行的整體性能，隨著直流電源功率的不斷增長(zhǎng)，急需改進(jìn)或提出新的、均流效果更為理想的均流控制電路及方法。因此，提出一種電源模塊調(diào)節(jié)頻率低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、具有電源模塊故障退出機(jī)制、可用于具有冗余結(jié)構(gòu)電源系統(tǒng)的均流方法是未來(lái)直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用均流方法的不足，本發(fā)明提出了一種直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)均流控制方法及控制裝置，適用于具有冗余結(jié)構(gòu)的電源并聯(lián)系統(tǒng)，提高了電源系統(tǒng)及負(fù)載的可靠性和安全性；并且在不用智能控制器(CPU)和復(fù)雜的編程技術(shù)，降低了電源設(shè)備成本，實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的均流目的，降低了系統(tǒng)電源模塊的調(diào)節(jié)頻率，有效避免了輸出電流產(chǎn)生低頻振蕩，進(jìn)而提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，包括若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊、極值電流選擇電路；所述若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊的負(fù)載輸出端與負(fù)載相連，所述若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊的極值電流選擇端與極值電流選擇電路相連；所述并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊包括開(kāi)關(guān)電源模塊、電流檢測(cè)電路、和值控制器、均流控制器、運(yùn)行/故障指示電路、極值電流選擇電路；所述電流檢測(cè)電路的輸入端與開(kāi)關(guān)電源模塊主電路相連接，電流檢
測(cè)電路的第一輸出端電壓信號(hào)G
與運(yùn)行/故障指示電路相連接，電流檢測(cè)電路的第二輸出端電壓信號(hào)G通過(guò)輸出給定偏差電壓ΔΡ；的均流控制器與和值控制器相連接，電流檢測(cè)電路的第三輸出端電壓信號(hào)&通過(guò)電阻RS與選出最大電流和最小電流的極值電流選擇電路的輸入端相連接；所述和值控制器的第一輸入端與并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的給定電壓G相連接，所述和值控制器的輸出端與開(kāi)關(guān)電源模塊的輸入電壓控制端相連接。一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，極值電流選擇電路是利用電流檢測(cè)電路輸
出的電壓信號(hào)t通過(guò)最大電流選擇母線和最小電流選擇母線選出輸出電流最大和最小的
并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的一種電路，由與若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊數(shù)量相對(duì)應(yīng)的二極管組并聯(lián)構(gòu)成，二極管組串聯(lián)的連接點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電源均流模塊的極值電流選擇端相連。一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，運(yùn)行/故障指示電路是利用電流檢測(cè)電路
輸出的電壓信號(hào)G通過(guò)光耦合器、繼電器、運(yùn)行指示燈、故障指示燈，構(gòu)成決定并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊投入或者退出運(yùn)行的一種電路。 一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，均流控制器是利用極值電流選擇電路選出由電流檢測(cè)電路輸出的最大電壓信號(hào)和最小電壓信號(hào)之間的電壓差作用在電
阻氏和母線隔離電路&上，并通過(guò)電阻盡上的壓降求輸出最大電流和輸出最小電流并聯(lián)
開(kāi)關(guān)電源模塊各自所需要的電壓差G的一種控制器。一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，和值控制器是利用均流控制器輸出的給定偏差電壓ΔΚ和并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的給定電圧》產(chǎn)生并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的輸入控制電壓
K的一種控制器。一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制方法，是通過(guò)極值電流選擇電路選出輸出電流最大和最小的并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊，并對(duì)這兩種并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)均流的目的；其步驟如下
1)、提取每一個(gè)并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的給定電壓『《=K2=...= Fra的電信號(hào)；給定電壓
Kl = K2 =···=Κη的電信號(hào)由給定電壓控制器設(shè)定；
2)、通過(guò)電流檢測(cè)電路處理由并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊主電路輸出的電流的電信號(hào)，提取代表電流大小的電壓G的電信號(hào)；
3 )、通過(guò)運(yùn)行/故障指示電路處理由電流檢測(cè)電路輸出的代表電流大小的電圧 的電
信號(hào)；
a.如果電圧1不為零，運(yùn)行/故障指示電路中繼電器線圈得電，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)Jk
閉合，綠發(fā)光二極管亮，同時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)Jb斷開(kāi)，紅發(fā)光二極管滅，并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊投入運(yùn)行；
b.如果電壓&為零，運(yùn)行/故障指示電路中繼電器線圈失電，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)Jk斷
開(kāi)，綠發(fā)光二極管滅，同時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)Jb閉合，紅發(fā)光二極管亮，并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊退出運(yùn)行。4)、通過(guò)極值電流選擇電路處理由電流檢測(cè)電路輸出的代表電流大小的電壓Fj 的電信號(hào)，提取代表電流大小的最大電壓信號(hào)和最小電壓信號(hào)；
5)、通過(guò)均流控制器處理由于最大電壓信號(hào)和最小電壓信號(hào)F0ain之間的電壓差在電阻式上形成輸出最大和最小電流并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊(基本單元)均流控制器所需的電壓差和的電信號(hào)，產(chǎn)生給定偏差電壓Δ、·和的電信號(hào)；
6)、通過(guò)和值控制器處理由均流控制器輸出的給定偏差電壓和的電信號(hào)和定電壓控制器設(shè)定的給定電壓f；的電信號(hào)，產(chǎn)生控制電壓和，通過(guò)控制電
壓和控制輸出最大和最小電流并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊主電路的輸出電流。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
一種直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)均流控制方法及控制裝置，由于采用了運(yùn)行/故障指示電路，即使在某一基本單元故障情況下，也能使系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而可以適用于具有冗余結(jié)構(gòu)的電源并聯(lián)系統(tǒng)，提高了電源系統(tǒng)及負(fù)載的可靠性和安全性；本發(fā)明方法由于只使用了電阻和二極管組成的硬件電路就實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的均流目的，而不是使用智能控制器(CPU) 和復(fù)雜的編程技術(shù)，因而電源設(shè)備成本大大降低；同時(shí)該方法使得無(wú)論多少個(gè)基本單元被調(diào)節(jié)，但總有最大輸出電流基本單元的電流減少量和最小輸出電流基本單元的電流增加量相等。因此，在負(fù)載不變情況下，只有最大輸出電流基本單元和最小輸出電流基本單元的電源模塊電流得到調(diào)節(jié)，而其他基本單元的電源模塊電流基本不變，從而從本質(zhì)上降低了系統(tǒng)電源模塊的調(diào)節(jié)頻率，有效避免了輸出電流產(chǎn)生低頻振蕩，進(jìn)而提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。


圖1.直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的平均電流自動(dòng)均流法。
圖2.直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的最大電流自動(dòng)均流法。圖3.直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的極值電流自動(dòng)均流法。圖4 i = 1、J = 1時(shí)極值電流選擇電路等效5 i = L J>1時(shí)極值電流選擇電路等效圖
圖6 i > 1, J = 1時(shí)極值電流選擇電路等效7 > 1、j > 1時(shí)極值電流選擇電路等效圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種新型直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)均流控制方法及控制裝置的實(shí)施方式 結(jié)合圖3所示，有η個(gè)開(kāi)關(guān)電源模塊(基本單元)并聯(lián)運(yùn)行，分別為基本單元1到基本單
元η ；所有基本單元通過(guò)極值電流選擇電路聯(lián)系在一起。在硬件電路結(jié)構(gòu)上，包括開(kāi)關(guān)電源模塊主電路、電流檢測(cè)電路、和值控制器、均流控制器、運(yùn)行/故障指示電路、極值電流選擇電路。開(kāi)關(guān)電源模塊主電路開(kāi)關(guān)電源模塊主電路可以采用現(xiàn)有的各種直流開(kāi)關(guān)電源電路；包括直接直流-直流變換電路、間接直流-直流變換電路。電流檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路由電流傳感器CTl構(gòu)成；電流傳感器可采用現(xiàn)有的各種電流傳感器，最好用霍爾型電流傳感器，利用霍爾型電流傳感器可以把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。均流控制器均流控制器利用電阻和運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，電阻和運(yùn)算放大器可以構(gòu)成反相放大器電路，它可以實(shí)現(xiàn)如下計(jì)算
AF^mkl =-Kp χP(5)
當(dāng) P； >0 時(shí)，Δ5 _Λ <0 ;當(dāng)(<0 時(shí)，AP^ffiil >0 ；當(dāng) G = O 時(shí)，Δ(_Λ =0 ；這樣，就可以通過(guò)抑制極值電流實(shí)現(xiàn)均流的目的。和值控制器和值控制器利用電阻和運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，電阻和運(yùn)算放大器可以構(gòu)成加(減)法器電路，它可以實(shí)現(xiàn)如下計(jì)算
K = K +(6)
運(yùn)行/故障指示電路運(yùn)行/故障指示電路由光耦合器、直流繼電器、為直流繼電器供電小型直流電源、續(xù)流二極管、運(yùn)行指示燈、故障指示燈、電阻構(gòu)成，光耦合器最好用快速型的。極值電流選擇電路極值電流選擇電路由二極管、最大電流選擇母線、最小電流選擇母線及電阻R欲構(gòu)成，最大電流選擇母線和最小電流選擇母線采用具有屏蔽層的電纜線， 電阻^!阻值選擇應(yīng)該是電阻式的十倍以上，二極管用低導(dǎo)通壓降快速型的。當(dāng)所有開(kāi)關(guān)電源模塊的電流信號(hào)()到達(dá)極值電流選擇電路時(shí)，只有最大的電流信號(hào))才能讓上橋臂二極管導(dǎo)通到達(dá)最大電流選擇母線，經(jīng)過(guò)電阻,同時(shí)只有最小的電流信號(hào)( )才能讓下橋臂二極管導(dǎo)通到達(dá)最小電流選擇母線，這樣，只有最大輸出電流基本單元和最小輸出電流基本單元的電阻式上電壓G = ^ ^ 0 最大輸出電流
基本單元電阻式上電壓G = LU >0 ;最小輸出電流基本單元電阻式上電壓Fe = <0
。電壓G輸入均流控制器，當(dāng)G 時(shí)，<0 ;當(dāng)(<0時(shí)>0 ;當(dāng)!^ = 0
時(shí)，均流控制器的輸出電壓與電壓F；的極性相反。然后均流控制器
的輸出電壓輸入和值控制器，這樣使得最大輸出電流基本單元的給定電壓< =Vr
+< K，從而使最大輸出電流基本單元的輸出電流減少；使得最小輸出電流基本單
元的給定電壓< =K+> P；，從而使最小輸出電流基本單元的輸出電流增加。進(jìn)
而達(dá)到均流的目的。一種直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)均流控制方法，是通過(guò)每一個(gè)基本單元的電流檢測(cè)電路得到代表基本單元輸出電流大小的電壓值 、 、Fi3......然后送入到極值電
流選擇電路，利用最小電流選擇母線和最大電流母線得到i個(gè)輸出電流最大()的基
本單元和J個(gè)輸出電流最小()的基本單元，利用極值電流選擇電路電壓和電
壓之間產(chǎn)生的電壓差作用在電阻式和電阻上，通過(guò)電阻式求輸出電流最大和輸
出電流最小基本單元各自所需要的電壓差= > OiPfrL為<0,且分四種情況
①當(dāng)i= = 時(shí)，此時(shí)有一個(gè)最大輸出電流基本單元和一個(gè)最小輸出電流基本單元， 極值電流選擇電路等效圖如圖4所示。根據(jù)輸入電阻&和輸出電阻&的電流相等原則， 可以得到下式
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，其特征在于包括若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊、極值電流選擇電路；所述若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊的負(fù)載輸出端與負(fù)載相連，所述若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊的極值電流選擇端與極值電流選擇電路相連；所述并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊包括開(kāi)關(guān)電源模塊、電流檢測(cè)電路、 和值控制器、均流控制器、運(yùn)行/故障指示電路、極值電流選擇電路；所述電流檢測(cè)電路的輸入端與開(kāi)關(guān)電源模塊主電路相連接，電流檢測(cè)電路的第一輸出端電壓信號(hào)K-與運(yùn)行/故障指示電路相連接，電流檢測(cè)電路的第二輸出端電壓信號(hào)&通過(guò)輸出給定偏差電壓ΔΡ；的均流控制器與和值控制器相連接，電流檢測(cè)電路的第三輸出端電壓信號(hào)& 通過(guò)電阻RS與選出最大電流和最小電流的極值電流選擇電路的輸入端相連接；所述和值控制器的第一輸入端與并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的給定電圧相連接，所述和值控制器的輸出端與開(kāi)關(guān)電源模塊的輸入電壓控制端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，其特征在于極值電流選擇電路是利用電流檢測(cè)電路輸出的電壓信號(hào)G通過(guò)最大電流選擇母線和最小電流選擇母線選出輸出電流最大和最小的并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的一種電路，由與若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊數(shù)量相對(duì)應(yīng)的二極管組并聯(lián)構(gòu)成，二極管組串聯(lián)的連接點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電源均流模塊的極值電流選擇端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，其特征在于運(yùn)行/故障指示電路是利用電流檢測(cè)電路輸出的電壓信號(hào)6通過(guò)光耦合器、繼電器、運(yùn)行指示燈、故障指示燈，構(gòu)成決定并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊投入或者退出運(yùn)行的一種電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，其特征在于均流控制器是利用極值電流選擇電路選出由電流檢測(cè)電路輸出的最大電壓信號(hào)[-飄和最小電壓信號(hào)之間的電壓差作用在電阻式和母線隔離電路4上，并通過(guò)電阻盡上的壓降求輸出最大電流和輸出最小電流并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊各自所需要的電壓差。的一種控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制裝置，其特征在于和值控制器是利用均流控制器輸出的給定偏差電壓和并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的給定電圧Γ產(chǎn)生并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的輸入控制電壓< 的一種控制器。
6.如權(quán)利要求1所述控制裝置的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制方法，其特征在于 是通過(guò)極值電流選擇電路選出輸出電流最大和最小的并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊，并對(duì)這兩種并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)均流的目的；其步驟如下1)、提取每一個(gè)并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊的給定電壓K1= Vr2 =...= Vn的電信號(hào)；給定電壓Ki = K2&的電信號(hào)由給定電壓控制器設(shè)定；2)、通過(guò)電流檢測(cè)電路處理由并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊主電路輸出的電流的電信號(hào)，提取代表電流大小的電圧J的電信號(hào)；3)、通過(guò)運(yùn)行/故障指示電路處理由電流檢測(cè)電路輸出的代表電流大小的電壓&的電信號(hào)；a.如果電壓&不為零，運(yùn)行/故障指示電路中繼電器線圈得電，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)Jk閉合，綠發(fā)光二極管亮，同時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)Jb斷開(kāi)，紅發(fā)光二極管滅，并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊投入運(yùn)行；b.如果電圧Γ力零，運(yùn)行/故障指示電路中繼電器線圈失電，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)Jk斷開(kāi)，綠發(fā)光二極管滅，同時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)Jb閉合，紅發(fā)光二極管亮，并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊退出運(yùn)行；4)、通過(guò)極值電流選擇電路處理由電流檢測(cè)電路輸出的代表電流大小的電圧「的電信號(hào)，提取代表電流大小的最大電壓信號(hào)和最小電壓信號(hào)；5)、通過(guò)均流控制器處理由于最大電壓信號(hào)和最小電壓信號(hào)之間的電壓差在電阻式上形成輸出最大和最小電流并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊(基本單元)均流控制器所需的電壓差和Gjail的電信號(hào)，產(chǎn)生給定偏差電壓和Af^mil的電信號(hào)；6)、通過(guò)和值控制器處理由均流控制器輸出的給定偏差電壓和AF^a4l的電信號(hào)和定電壓控制器設(shè)定的給定電壓&的電信號(hào)，產(chǎn)生控制電壓和,通過(guò)控制電壓和控制輸出最大和最小電流并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊主電路的輸出電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制方法，其特征在于所述電流檢測(cè)電路輸出的電壓信號(hào)G是通過(guò)電流檢測(cè)電路檢測(cè)出并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊主電路的輸出電流并用電圧丨來(lái)代表電流大小的信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制方法，其特征在于所述最大電壓信號(hào)腿和最小電壓信號(hào)、腿是通過(guò)極值電流選擇電路中的最大電流選擇母線和最小電流選擇母線選出代表并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊主電路輸出電流最大和最小的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制方法，其特征在于所述電壓差和&>是利用最大電壓信號(hào)和最小電壓信號(hào)&之間的電壓差在電阻式上產(chǎn)生的并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊均流控制器所需的信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源均流控制方法，其特征在于所述給定偏差電壓Δ、·和是利用電壓差和Fejajtl通過(guò)均流控制器產(chǎn)生的并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊和值控制器所需的信號(hào)；利用給定偏差電壓和與給定電壓&通過(guò)和值控制器產(chǎn)生的控制并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源模塊輸出電流大小的信號(hào)，產(chǎn)生的控制電壓和的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)一種直流開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)均流控制方法及控制裝置，包括若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊、極值電流選擇電路；所述若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊的負(fù)載輸出端與負(fù)載相連，所述若干個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)電源均流模塊的極值電流選擇端與極值電流選擇電路相連。本發(fā)明能夠使在某一基本單元故障情況下也能使系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而可適用于具有冗余結(jié)構(gòu)的電源并聯(lián)系統(tǒng)，提高了電源系統(tǒng)及負(fù)載的可靠性和安全性；并且在不用智能控制器(CPU)和復(fù)雜的編程技術(shù)，降低了電源設(shè)備成本，實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)系統(tǒng)的均流目的，降低了系統(tǒng)電源模塊的調(diào)節(jié)頻率，有效避免了輸出電流產(chǎn)生低頻振蕩，進(jìn)而提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
文檔編號(hào)H02J1/10GK102447253SQ201110452418
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者何墉, 姬宣德, 孫學(xué)義, 張新娜, 曲振峰, 李婧, 李明偉, 李春娟, 段曉明, 王曉麗, 辛伊波, 鄭玉麗, 黃兵兵 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)理工學(xué)院