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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

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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
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