應(yīng)用于程控直流電源模塊并聯(lián)均流的裝置及其均流方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及程控直流電源模塊并聯(lián)輸出的技術(shù)，尤其是一種應(yīng)用于程控直流電源模塊并聯(lián)均流的裝置及其均流方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大功率、高功率密度、高可靠性的電源系統(tǒng)的需求不斷提高。如果采用單臺(tái)電源供電，由于需要處理的功率比較大，給功率器件的選擇、開(kāi)關(guān)頻率和功率密度的提高帶來(lái)困難。另外，一旦電源發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。因此，采用多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行輸出大功率是電源技術(shù)發(fā)展的重要方向。并聯(lián)系統(tǒng)中，每個(gè)變換器只處理較小功率，由于各個(gè)并聯(lián)單元平均承擔(dān)總的電、熱應(yīng)力，所以單個(gè)單元承受的應(yīng)力被降低，各單元電路中元件的功率級(jí)別也可相應(yīng)降低，變換器的重量與體積減小、功率密度有所提高，還可以應(yīng)用冗余技術(shù)，提高系統(tǒng)可靠性。另外由于功率損耗變小了，降低了熱損設(shè)計(jì)的難度。
[0003]—般情況下，不允許將電源模塊的輸出端直接并聯(lián)，否則會(huì)出現(xiàn)部分并聯(lián)模塊負(fù)載不均運(yùn)行，導(dǎo)致熱應(yīng)力分配不均，降低了系統(tǒng)的可靠性。
[0004]目前，一般采用并聯(lián)均流技術(shù)確保每個(gè)并聯(lián)模塊均勻分擔(dān)負(fù)載電流。常用的并聯(lián)均流控制方法有輸出阻抗法、主從設(shè)置法、平均電流法及最大電流法等。這些都屬于模擬控制法，但該控制法存在缺陷，如分立元件多，維護(hù)費(fèi)用高，移植性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本提供了應(yīng)用于程控直流電源模塊并聯(lián)均流的裝置及其均流方法，即在多個(gè)電源模塊并聯(lián)構(gòu)成大功率電源時(shí)，平均分配每一個(gè)電源模塊輸出電流，使得每個(gè)電源模塊輸出功率一致，避免某個(gè)模塊因過(guò)流或過(guò)功率損壞而使供電系統(tǒng)崩潰。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種應(yīng)用于程控直流電源模塊并聯(lián)均流的裝置，包括多個(gè)并聯(lián)的具有相同規(guī)格特性的電源模塊、采樣電路及CPU處理電路，所述電源模塊均安裝在程控直流電源主機(jī)中；
[0008]所述CPU處理電路為各個(gè)電源模塊分配單獨(dú)的處理單元，各個(gè)電源模塊均包括功率變換電路、整流電路、濾波電路及反饋補(bǔ)償電路，采樣電路均包括電流反饋電路、電壓反饋電路；
[0009]所述功率變換電路、整流電路、濾波電路依次串聯(lián)，每個(gè)電源模塊的電源經(jīng)功率變換電路調(diào)整功率、經(jīng)整流電路整流、經(jīng)濾波電路濾除噪聲后與其他電源模塊并聯(lián)連接負(fù)載；
[0010]米樣電路實(shí)時(shí)檢測(cè)各個(gè)電源模塊的輸出電壓和電流參數(shù)，并傳輸給CPU處理電路，CPU處理電路經(jīng)過(guò)差分取樣、比較放大后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理，并將電壓和電流參數(shù)累加后傳輸給CPU處理電路的CPU處理器，CPU處理器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而控制各個(gè)電源模塊電路的輸出，最終使各個(gè)電源模塊輸出均衡的電流。[0011 ] 優(yōu)選地，所述濾波電路連接電流反饋電路，電流反饋電路連接CPU處理電路，組成電流環(huán)，以電流環(huán)為內(nèi)環(huán)；
[0012]所述各個(gè)電源模塊并聯(lián)后連接電壓反饋電路，電壓反饋電路連接CPU處理電路，組成電壓環(huán)，以電壓環(huán)為外環(huán)；
[0013]所述CPU處理電路經(jīng)反饋補(bǔ)償電路連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接功率變換電路。
[0014]優(yōu)選地，所述功率變換電路為全橋諧振拓?fù)?，全橋諧振拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管零電壓導(dǎo)通和零電流關(guān)斷。
[0015]優(yōu)選地，所述整流電路為二極管組成的全波整流電路。
[0016]優(yōu)選地，所述CPU處理電路還連接有保護(hù)電路，保護(hù)電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各電源模塊的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊輸入/輸出電壓、電流參數(shù)，進(jìn)行過(guò)壓、欠壓、過(guò)流保護(hù)；
[0017]若某模塊發(fā)生故障，則發(fā)出報(bào)警。
[0018]優(yōu)選地，所述各個(gè)電源模塊還包括電流前饋電路，整流電路連接電流前饋電路，電流前饋電路經(jīng)反饋補(bǔ)償電路連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接電流前饋電路，組成電流前饋環(huán)路，電流前饋環(huán)路對(duì)電源模塊的電流進(jìn)行快速調(diào)整。
[0019]根據(jù)上述應(yīng)用于程控直流電源模塊并聯(lián)均流的裝置的均流方法，采用如下步驟:
[0020](1) CPU處理電路根據(jù)預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算輸出電壓和總電流值，各個(gè)電源模塊自動(dòng)平均分配電流參數(shù)；
[0021](2)電流環(huán)實(shí)時(shí)對(duì)各個(gè)電源模塊輸出電流信號(hào)進(jìn)行采集，將采樣參數(shù)送入CPU進(jìn)行處理；電壓環(huán)實(shí)時(shí)對(duì)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行采集，將采樣參數(shù)送入CPU進(jìn)行處理；
[0022](3)CPU處理電路對(duì)采集的電壓和電流參數(shù)進(jìn)行比較和求和，與預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)做比較，CPU處理器根據(jù)采集的電流信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路控制功率變換電路改變其輸出值；
[0023](4)經(jīng)過(guò)反饋補(bǔ)償電路同步控制功率變換電路輸出相同電流，并使得輸出電壓跟隨系統(tǒng)參數(shù)的給定電壓，對(duì)負(fù)載的變化起抗擾動(dòng)作用，滿(mǎn)足并聯(lián)系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定的要求。
[0024]所述步驟(2)中還包括電流前饋過(guò)程，各個(gè)電源模塊獲得步驟(1)的電流參數(shù)后，電流前饋環(huán)路對(duì)電源模塊的電流進(jìn)行快速調(diào)整。
[0025]所述步驟(3)中CPU處理器根據(jù)采集的電流信號(hào)發(fā)出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路控制功率變換電路改變其輸出值，通過(guò)調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的脈沖寬度控制功率變換電路。
[0026]采用如上技術(shù)方案取得的有益技術(shù)效果為:
[0027]應(yīng)用于程控直流電源模塊并聯(lián)均流的方法具有可編程、控制靈活、通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以簡(jiǎn)化硬件電路，解決模擬控制的元器件老化和溫漂所帶來(lái)的問(wèn)題，增強(qiáng)抗干擾能力，提高控制系統(tǒng)的可靠性。
[0028]該均流方法易于實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使得電源的智能化程度更高，性能更好。
[0029]此外，通過(guò)軟件的升級(jí)還可以不斷提升系統(tǒng)均流的瞬態(tài)響應(yīng)速度和模塊的智能化管理，在并聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域中具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，擁有很好的發(fā)展前景。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為多電源模塊并聯(lián)均流電路原理框圖。
[0031]圖2為各個(gè)電源模塊電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]結(jié)合附圖1至2對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0033]—種應(yīng)用于程控直流電源模塊并聯(lián)均流的裝置，包括多個(gè)并聯(lián)的具有相同規(guī)格特性的電源模塊、采樣電路及CPU處理電路，所述電源模塊均安裝在程控直流電源主機(jī)中，如圖1所示。采樣電路實(shí)時(shí)檢測(cè)各個(gè)電源模塊的輸出電壓和電流參數(shù)，并傳輸給CPU處理電路，CPU處理電路經(jīng)過(guò)差分取樣、比較放大后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理，并將電壓和電流參數(shù)累加后傳輸給CPU處理電路的CPU處理器，CPU處理器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而控制各個(gè)電源模塊電路的輸出，最終使各個(gè)電源模塊輸出均衡的電流。
[0034]如圖2所示，CPU處理電路為各個(gè)電源模塊分配單獨(dú)的處理單元，各個(gè)電源模塊均包括功率變換電路、整流電路、濾波電路及反饋補(bǔ)償電路，采樣電路均包括電流反饋電路、電壓反饋電路。
[0035]功率變換電路、整流電路、濾波電路依次串聯(lián)，每個(gè)電源模塊的電源經(jīng)功率變換電路調(diào)整功率、經(jīng)整流電路整流、經(jīng)濾波電路濾除噪聲后與其他電源模塊并聯(lián)連接負(fù)載。
[0036]濾波電路連接電流反饋電路，電流反饋電路連接CPU處理電路，組成電流環(huán)，以電流環(huán)為內(nèi)環(huán)；各個(gè)電源模塊并聯(lián)后連接電壓反饋電路，電壓反饋電路連接CPU處理電路，組成電壓環(huán)，以電壓環(huán)為外環(huán)；CPU處理電路經(jīng)反饋補(bǔ)償電路連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接功率變換電路。
[0037]各個(gè)電源模塊還包括電流前饋電路，整流電路連接電流前饋電路，電流前饋電路經(jīng)反饋補(bǔ)償電路連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接電流前饋電路，組成電流前饋環(huán)路，電流前饋電路采用差分取樣、比較運(yùn)算放大后，反饋