CN101667729B - 一种直流电源的均流方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种直流电源的均流方法和装置，该方法包括：以最新检测到的总线电流作为参考电流对本机电流进行均流控制；以及根据最新检测到的总线电流、本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间并对其定时，如果在该定时时间内没有检测到新的总线电流，则在定时到时时，将本机电流发送到总线使其成为新的总线电流。该方法通讯量小，无主从，控制简单，降低了系统开发的难度，提高了系统的可靠性。

Description

一种直流电源的均流方法和装置

技术领域

本发明涉及通讯电源技术，尤其涉及一种保证大量整流器模块并联时输出负载均分的处理方法和装置。

背景技术

随着通讯技术的发展，对通讯电源的需求也逐渐增加，随着功率的增加，系统中采用并联模块的方式来适应功率需求的增加，同时也可以实现功率模块的冗余，提高可靠性。但是要实现整流器功率模块的并联，必须要克服由于整流器模块器件参数的不完全相同，导致各个整流器模块分担负载不同，使各模块的输出电流有差异，部分整流器模块带载很大，一些带载很小，使系统可靠性下降。为解决负载均分的问题，需进行均流控制。实现均流控制的方法有模拟和数字方式，模拟方式实现的整流器均流，由于存在容易受环境影响导致精度不高，需要均流总线，并联个数受限等缺点，也逐渐有了数字方式的均流解决方法。

目前用于实现整流器均流的数字实现主要有两种类型：一种是平均电流法，每台整流器模块通过通讯方式发送本机输出电流，然后每台整流器收集系统的全部整流器的输出电流，并计算出平均电流，以平均电流为参考，进行均流控制。另一种是主从法，系统中有一个主机，由主机通过通讯方式发送本机的电流，其它整流器都是从机，从机跟随主机的电流，达到均流的目的。

平均电流法，需要获取并联系统中所有整流器模块的输出电流，随着并联个数的增加，通讯量也逐渐增加。如并联台数为N台，通讯量就是N/2倍，会对通讯造成很大的压力，并造成增加并联个数的瓶颈。

主从法，只有主机发送电流，与并联台数没有关系，并联台数理论上没有限制，实际中与通讯物理途径的信号衰减有关。但这种方式，由于主机的存在，在主机出现问题时，会导致均流的失败。为避免该问题，必须采取复杂的主机故障的检测机制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种直流电源的均流方法和装置，针对现有技术中数字均流方式存在的通讯量大或存在主机，处理复杂的缺点，提供一种通讯量小，无主从，实现简单的直流电源均流处理方案。

为解决上述技术问题，本发明提出一种直流电源的均流方法，包括：

以最新检测到的总线电流作为参考电流对本机电流进行均流控制；以及

根据最新检测到的总线电流、本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间并对其定时，如果在该定时时间内没有检测到新的总线电流，则在定时到时时，将本机电流发送到总线使其成为新的总线电流。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系可以是：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_e=I_{\mathrm{dc}}-I_{\mathrm{bus}}\\ T_s=T_r-I_e*K\end{array}\right.$

其中，I_dc为本机电流，I_bus为总线电流，I_e为本机电流与总线电流之差，T_r为一设定的时间周期，T_s为本机电流发送时间，K为一时间系数。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述本机电流经过采样处理、模数(A/D)转换处理、定标处理。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

以同步时钟为基准对计算出的本机电流发送时间进行定时。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种直流电源的均流装置，包括直流控制模块和总线电流管理模块，其中：

直流控制模块，用以以总线电流管理模块最新检测到的总线电流作为参考电流对本机电流进行均流控制；

总线电流管理模块，用以检测总线电流和本机电流，以及根据最新检测到的总线电流、本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间并对其定时，如果在该定时时间内没有检测到新的总线电流，则在定时到时时，将本机电流发送到总线使其成为新的总线电流。

进一步地，上述均流装置还可具有以下特点：

所述总线电流管理模块包括信号处理单元、电流定位单元、定时发送控制单元和通讯单元，其中：

信号处理单元，包括硬件采样电路和模数(A/D)转换电路，用以对本机输出的直流电压和电流信号进行采样和A/D转换处理；

电流定位单元，用以根据通讯单元最新检测到的总线电流、信号处理单元最新检测到的本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间；

定时发送控制单元，包括一定时器，用以对电流定位单元计算出的本机电流发送时间定时，以及判断在该定时器的定时时间内是否从通讯单元接收到总线电流，如果判断结果为“是”，则停止并重置定时器；否则，在该定时器到时时，从电流定位单元中获取本机电流并将其发送给通讯单元；

通讯单元，用以从通讯总线上获取到总线电流后将其发送给电流定位单元和直流控制单元，以及将定时发送控制单元发送来的电流发送到通讯总线，使其成为新的总线电流。

进一步地，上述均流装置还可具有以下特点：

所述预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系可以是：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_e=I_{\mathrm{dc}}-I_{\mathrm{bus}}\\ T_s=T_r-I_e*K\end{array}\right.$

其中，I_dc为本机电流，I_bus为总线电流，I_e为本机电流与总线电流之差，T_r为一设定的时间周期，T_s为本机电流发送时间，K为一时间系数。

进一步地，上述均流装置还可具有以下特点：

所述信号处理单元还对经A/D转换处理后的得到的电压和电流信号进行定标处理。

进一步地，上述均流装置还可具有以下特点：

所述直流控制模块，包括一比较器和一整流器输出电流控制环(PI)：

所述比较器以通讯单元最新检测到的总线电流为参考电流与信号处理单元最新检测到的本机电流进行比较；

PI根据比较器输出的比较结果进行误差控制。

进一步地，上述均流装置还可具有以下特点：

定时发送控制单元是以同步时钟为基准进行定时的。

本发明提出的一种直流电源的均流方法和装置，与现有技术相比较，并联系统仅需发送一台整流器的输出电流，就可以实现均流控制，同时系统可以自动产生发送总线电流的整流器，没有主机存在，不需要对主机的故障退出做任何的处理，避免了主机切换导致的均流性能下降，主机竞争机制等与主机相关的操作。此外，在任意时刻，均流控制只需要获取总线电流，使通讯量相对平均电流法需每台整流器电流的方式，通讯量大大下降，不会因并联台数的增加而增加通讯量，使并联台数不会因通讯而出现限制。该均流方法兼具主从方式的低通信流量和平均模式的控制简单的优点，降低了系统开发的难度和提高了系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例一种直流电源的均流装置方框图；

图2是本发明实施例一种直流电源的均流方法流程图；

图3是本发明直流控制单元的均流控制示意图；

图4是整流器模块并联示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方案进行详细描述。

参见图1，该图示出了本发明实施例一种直流电源的均流装置，该装置分别位于并联的每一整流器模块上，用以控制其所在整流器模块的输出，从而实现并联的各整流器模块的均流，该装置包括直流控制模块11和总线电流管理模块12，其中：

直流控制模块11，用以以总线电流管理模块12最新检测到的总线电流作为参考电流对本机电流进行均流控制；

总线电流管理模块12，用以检测总线电流和本机电流，以及根据最新检测到的总线电流、本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间并对其定时，如果在该定时时间内没有检测到新的总线电流，则在定时到时时，将本机电流发送到总线使其成为新的总线电流。

进一步地，总线电流管理模块12又分为信号处理单元121、电流定位单元122、定时发送控制单元123、通讯单元124，其中：

信号处理单元121，包括硬件采样电路和模数(A/D)转换电路，硬件采样电路用以对本机输出的直流电压和电流信号进行采样，A/D转换电路用以对件采样电路输出的电压和电流采样信号进行A/D转换处理。信号处理单元121还对经A/D转换处理后的得到的电压和电流信号进行定标处理。所谓定标处理是指，规定数据整数与小数范围，从而可以方便地进行小数处理，提高控制精度。

电流定位单元122，用以根据通讯单元124最新检测到的总线电流、信号处理单元121最新检测到的本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间，从而将电流信号转换为时间信号，然后将计算出的本机电流发送时间发送给定时发送控制单元123。

定时发送控制单元123，包括一定时器，用以在接收到电流定位单元122发送来的本机电流发送时间时，启动该定时器，定时时间为其接收到的该本机电流发送时间，以及判断在该定时器的定时时间内是否从通讯单元124接收到总线电流，如果判断结果为“是”，则停止并重置定时器；否则，在该定时器到时时，从电流定位单元122中获取本机电流并将其发送给通讯单元124。较佳地，定时发送控制单元123是以同步时钟为基准进行定时的。

通讯单元124，从通讯总线上获取到总线电流后将其发送给电流定位单元122和直流控制模块11，以及将定时发送控制单元123发送来的电流发送到通讯总线，使其成为新的总线电流。

直流控制模块11，包括一比较器和一整流器输出电流控制环(PI)，所述比较器以通讯单元124最新检测到的总线电流为参考电流与信号处理单元121最新检测到的本机电流进行比较；PI根据比较器输出的比较结果进行误差控制，使得本机电流I_dc跟踪总线电流I_bus，从而达到输出均流的目的。

参见图2，该图示出了本发明实施例一种利用图1所示均流装置进行均流的方法，包括步骤：

步骤S201：持续对本机输出的直流电压和电流信号进行采样和A/D转换处理；

在对电压和电流采样信号进行A/D转换处理后，还可以进行定标处理，确定数据整数与小数范围，使控制系统可以方便的进行小数处理，提高控制精度。

步骤S202：持续检测通信总线上的总线电流；

步骤S203：在检测到总线电流后，以检测到的总线电流作为参考电流信号对经采样和A/D转换处理后得到的本机电流进行均流控制；同时还根据检测到的总线电流、经采样和A/D转换处理后得到的本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间；

以检测到的总线电流作为参考电流信号对经采样和A/D转换处理后得到的本机电流进行均流控制的示意图如图3所示，即，本发明是以总线电流取代现有技术中的本机电压环的输出作为参考电流实现均流控制。

所述预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系可以是：

其中，I_dc为本机电流，I_bus为总线电流，I_e为本机电流与总线电流之差，T_r为一设定的时间周期，T_s为本机电流发送时间，K为一时间系数。

本发明提出上述公式是因为计算出的I_e值可能是正数也可能是负数，而本机电流发送时间只能是正数，因此直接乘以系数K，可能会有小于0的数值出现，而发送时间是不可能为负数(即超前的)。因此，设置一固定时间T_r，在T_r的基础上进行增加或减少，保证得到大于0的延时时间。

另外，T_r和K的取值是根据具体场景来设定的，比如在某些场景下对均流要求较高，则可设置精度较高的、取值较小的T_r，和精度较高的K，从而提高T_s的精度。

步骤S204：对计算出的本机电流发送时间进行定时，在定时时间内持续判断是否检测到新的总线电流，如果在该定时时间到时前检测到新的总线电流，则返回步骤S203，否则，进入步骤S205；

步骤S205：在该定时时间到时时，将本机电流发送到通信总线，使其成为新的总线电流，结束。

在本发明中，总线电流可能就是本机电流，但其来源是由通讯总线处获取，从而可以保证所有的整流器都有相同的总线电流。

参见图4，该图为整流器模块并联示意图，其中，各整流器模块的交流输入与直流输出都并联在一起，各整流器模块间通过通讯总线CAN进行连接。在各并联的整流器上均安置一如图1所述均流装置，以总线电流作为参考电流对各整流器的输出进行均流控制，同时，巧妙地将整流器的电流信息转换为发送时间信息，并通过对发送时间定时发送的方式及时根据各整流器的输出变化更新总线电流。系统中控制各整流器模块均流的各均流装置在对发送时间进行定时时，可采用同步时钟，以保证计时精度，从而确保均流控制的准确度，本发明对同步的方法不做限制。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种直流电源的均流方法，其特征在于，包括：

以最新检测到的总线电流作为参考电流对本机电流进行均流控制；以及

根据最新检测到的总线电流、本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间并对其定时，如果在该定时时间内没有检测到新的总线电流，则在定时到时时，将本机电流发送到总线使其成为新的总线电流；

所述预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系是：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_e=I_{\mathrm{dc}}-I_{\mathrm{bus}}\\ T_s=T_r-I_e*K\end{array}\right.$

其中，I_dc为本机电流，I_bus为总线电流，I_e为本机电流与总线电流之差，T_r为一设定的时间周期，T_s为本机电流发送时间，K为一时间系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述本机电流经过采样处理、模数转换处理、定标处理。

3.如权利要求1-2中任何一项所述的方法，其特征在于：

以同步时钟为基准对计算出的本机电流发送时间进行定时。

4.一种直流电源的均流装置，其特征在于，包括直流控制模块和总线电流管理模块，其中：

直流控制模块，用以以总线电流管理模块最新检测到的总线电流作为参考电流对本机电流进行均流控制；

总线电流管理模块，用以检测总线电流和本机电流，以及根据最新检测到的总线电流、本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间并对其定时，如果在该定时时间内没有检测到新的总线电流，则在定时到时时，将本机电流发送到总线使其成为新的总线电流；

所述预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系是：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_e=I_{\mathrm{dc}}-I_{\mathrm{bus}}\\ T_s=T_r-I_e*K\end{array}\right.$

其中，I_dc为本机电流，I_bus为总线电流，I_e为本机电流与总线电流之差，T_r为一设定的时间周期，T_s为本机电流发送时间，K为一时间系数。

5.如权利要求4所述的均流装置，其特征在于，所述总线电流管理模块包括信号处理单元、电流定位单元、定时发送控制单元和通讯单元，其中：

信号处理单元，包括硬件采样电路和模数转换电路，用以对本机输出的直流电压和电流信号进行采样和模数转换处理；

电流定位单元，用以根据通讯单元最新检测到的总线电流、信号处理单元最新检测到的本机电流，以及一预设的本机电流与总线电流的差值与本机电流发送时间的对应关系，计算出本机电流发送时间；

定时发送控制单元，包括一定时器，用以对电流定位单元计算出的本机电流发送时间定时，以及判断在该定时器的定时时间内是否从通讯单元接收到总线电流，如果判断结果为“是”，则停止并重置定时器；否则，在该定时器到时时，从电流定位单元中获取本机电流并将其发送给通讯单元；

通讯单元，用以从通讯总线上获取到总线电流后将其发送给电流定位单元和直流控制模块，以及将定时发送控制单元发送来的电流发送到通讯总线，使其成为新的总线电流。

6.如权利要求5所述的均流装置，其特征在于：

所述信号处理单元还对经模数转换处理后的得到的电压和电流信号进行定标处理。

7.如权利要求5所述的均流装置，其特征在于，所述直流控制模块，包括一比较器和一整流器输出电流控制环：

所述比较器以通讯单元最新检测到的总线电流为参考电流与信号处理单元最新检测到的本机电流进行比较；

所述整流器输出电流控制环根据比较器输出的比较结果进行误差控制。

8.如权利要求5所述的均流装置，其特征在于：

定时发送控制单元是以同步时钟为基准进行定时的。