CN102005903A - 电源模块的数字均流方法、电源模块及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电源模块的数字均流方法、电源模块及通信设备，所述方法包括：接收至少一个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；根据接收的所述至少一个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。该方法采用了广播的方式，由每个电源模块自行控制自己的负载电流，各电源模块地位相同，无主、从模块之分，若某个电源模块故障，则自动退出工作，对当前系统无任何影响，该方法解决了现有的数字均流技术由于均流控制器故障或主模块故障导致整个均流控制崩溃的风险问题。

Description

电源模块的数字均流方法、电源模块及通信设备

技术领域

本发明关于电源技术领域，特别关于一种电源模块的数字均流方法、电源模块及通信设备。

背景技术

在通信电源领域中，采用多个电源模块并联来实现大功率输出是一项非常重要的技术，电源并联具有供电的集中管理、易扩容、兼容性好、冗余备份、可靠性高、性价比高等优势，并且由于其所具有的强大优势，辐射并推动了整个电源领域在电源模块并联技术方面的研究、进步与发展。电源并联技术已成为大功率分布式电源系统的核心技术，而实现电源并联运行的核心就是均流技术。均流技术，是指在n个电源模块并联的系统中，均匀分配各个电源模块负载电流的措施，要求每个模块能承受电流的自平衡，同时在输入电压和负载电流变化时保持输出电压稳定，并且均流精度和瞬态响应好。

随着电源系统朝着数字化方向的演化，高度集成、易于移植、智能化的数字电源系统必将成为整个电源系统的主流。作为数字电源设计中极为重要的一环，均流技术的数字控制方案已经开始被关注。数字均流方案是指通过数字控制实现均流的解决方案。

图1为现有技术的数字均流方案原理框图。如图1所示：由均流控制器(可集成在监控模块内)通过采样或RS485或I²C接收多个电源模块的负载电流值，计算出均流后的负载电流值，然后通过RS485或I²C总线发送给各个电源模块，由各电源模块主动调节自身的输出负载电流以达到均流；或者在均流控制器的干预和管理下，控制各电源模块实现负载均流。

发明人在实现本发明的过程当中发现现有技术至少存在如下缺点：

现行数字均流技术必须通过外加均流控制器(如监控模块)才能实现，属于被动式均流方式，一旦外部均流控制器出现故障，整个均流控制都将崩溃，对系统的运行将产生严重的影响，因此，现有技术存在着很大的风险。

发明内容

本发明实施例提供一种电源模块的数字均流方法、电源模块和通信设备，以解决现有的数字均流方案过于依赖均流控制器所导致的系统不稳定及较高的故障风险问题。

一方面，本发明实施例提供一种电源模块的数字均流方法，所述方法包括：接收多个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；根据接收的所述多个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。

另一方面，本发明实施例提供一种电源模块，所述电源模块包括：广播信息接收单元，用于接收多个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；平均电流生成单元，用于根据接收的所述多个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；输出电流调整单元，用于根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。

又一方面，本发明实施例还提供一种通信设备，包括电源系统单元和通信系统单元，其中，所述电源系统单元包括多个并联的电源模块，所述电源模块包括：广播信息接收单元，用于接收多个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；平均电流生成单元，用于根据接收的所述多个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；输出电流调整单元，用于根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。

本发明的有益效果在于：本发明实施例的数字均流方法采用广播的方式由每个电源模块自行控制自己的负载电流，各电源模块地位相同，无主、从模块之分，若某个电源模块故障，则自动退出工作，对当前系统无任何影响，该方法解决了现有技术由于均流控制器故障或主模块故障导致整个均流控制崩溃的风险问题，提高了电源系统的安全性。

附图说明

图1为现有技术的数字均流方案原理框图；

图2为本发明实施例1的方法流程图；

图3为本发明实施例2的方法流程图；

图4为本发明实施例2的有差调节的控制原理示意图；

图5为本发明实施例3的电源模块50的功能框图；

图6为本发明实施例3的电源模块60的功能框图；

图7为本发明实施例4通信设备功能框图；

图8为本发明实施例4的通信设备所采用的电源系统架构图；

图9为本发明实施例4的电源系统的数据传输流向图；

图10为本发明实施例的电源系统原理示意图之一；

图11为本发明实施例的电源系统原理示意图之二；

图12为本发明实施例的电源系统原理示意图之三；

图13为本发明实施例的电源系统原理示意图之四。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本实施例提供了一种电源模块的数字均流方法，用以降低现有技术数字均流方案存在的风险，提高电源系统的安全性。

本实施例的方法包括：在各个电源模块之间建立一个高速的数字通讯通道，各个电源模块将本模块的当前的负载电流值以广播的方式传输给其它的电源模块，同时接收其它电源模块传送过来的负载电流值并存储(如存储在在DSP芯片的内部寄存器中)，每个电源模块根据所有电源模块的当前负载电流值计算出一个系统的负载平均电流值，根据该负载平均电流值对每个模块自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为负载平均电流值。

图2为本发明实施例1的方法流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：

S201、接收至少一个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；

S202、根据接收的所述至少一个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；

S203、根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。

图2所示的方法，采用广播方式来传输每个电源模块当前的负载电流值，因此，每个电源模块可以根据接收到的其他模块的当前负载电流值计算负载平均电流值，并根据该平均负载电流值独立调整自身的输出负载电流值。该方法不需要通过一个集中控制器来控制所有电源模块进行电流调整，避免了由于集中控制器故障导致的系统崩溃，提高了系统的可靠性。

可选地，为了使电流调整的实时性更好，本实施例还需要生成一个用于进行输出负载电流调整的扰动值，该扰动值可以反映当前负载电流的变化量，可选地，该扰动值还能够反映负载平均电流值的变化量。

可选地，本实施例的扰动值Δ的计算方法可以采用：

其中a、b为调节系数；ΔI为本模块当前负载电流值的变化量；Δi为负载平均电流值的变化量，a的取值可以为0，b≤1。

这里需要说明的是，这里的a、b是一个调节的系数，a+b的取值并不固定，例如，a+b的值也可以是其他数值。

可选地，本实施例根据负载平均电流值和扰动值共同调整负载输出电流。一种可选的调整方法包括：根据所述负载平均电流值生成负载平均电流值的变化量；根据所述负载平均电流值的变化量生成负载电流值的扰动值；根据所述负载平均电流值和所述扰动值生成控制电压；根据所述控制电压获得负载输出电流。

另一种可选的调整方法包括：根据当前负载电流值生成当前负载电流值的变化量；根据所述当前负载电流值的变化量和所述负载平均电流值的变化量生成所述负载电流值的扰动值；根据所述负载平均电流值和所述扰动值生成控制电压；根据所述控制电压获得负载输出电流。

可选地，本实施例的控制电压u(k)满足：

e(k)为第k次电流调节的负载平均电流值I与给定输入电流I_m的差值，K_P是比例系数；K_I是积分系数；本实施例的方法通过对u(k)进行放大得到输出电压U_d；根据所述输出电压U_d获得负载输出电流i_f。

可选地，为了使其他电源模块也能接收到本模块当前的负载电流值，本实施例的方法还包括：对自身的负载电流值进行采样，生成自身的当前负载电流值；将自身的当前负载电流值广播给多个并联的电源模块。

可选地，本实施例的电源模块通过CAN总线进行数据传输。

本实施例由各个电源模块根据接收到的其他电源模块的负载电流值来生成负载平均电流值，根据该负载平均电流值独立调整各自负载输出电流，来实现均流的效果，避免了集中控制导致的安全性和可靠性缺陷；并且，本实施例还根据扰动值对输出负载电流进行扰动，以更准确地进行负载电流平均值的调整。

实施例二：

本实施例提供了一种电源模块的数字均流方法，用以降低现有技术数字均流方案存在的风险，提高电源系统的安全性。图3为本实施例的数字均流方法流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S300、系统初始化，设定初始参数值；

如，该初始参数值可以包括实施例1所述的进行扰动值Δ计算所需的调节系数a、b，以及生成控制电压u(k)所需的比例系数K_P和积分系数K_I。其中，K_P和K_I可以通过本领域技术人员常规手段得到，在此不再赘述。

步骤S301、对自身的负载电流值进行采样，生成自身的当前负载电流值I，广播自身的当前负载电流值；

步骤S302、接收至少一个并联电源模块通过广播发送的各个电源模块的当前负载电流值；

其中，步骤S301和步骤S302采用的是全局广播的方式，该方式的数据传输模式如下：每一个电源模块都通过广播的模式将本模块的当前负载电流值传送给其它电源模块，同时接收其它电源模块传输过来的上述值并存到内部的寄存器中，本实施例的传输可以采用CAN总线或者更高速度的数字通讯方式。上述广播传送方式的实施，解决了数字均流之间数据传输的问题，使取消均流控制器的方案成为可行。

步骤S303、根据接收的所述至少一个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载电流平均值i；

本实施例的一种均流算法是将当前的负载总电流除以电源模块数量得出各电源模块的均分电流，根据计算得出的均分电流去调节电源模块的负载电流以达到均流的目的。

但是，由于实际采样的电源模块的实时性不一致，实时性的相差甚至会达到秒级，导致均流算法不能达到最佳的效果。为了解决这一问题，可选地，本实施例采用基于有差调节的算法对传统均流算法得出的负载平均电流进行实时的精度调整，具体方法详见步骤S304-步骤S307的描述。

步骤S304、生成当前负载电流值的变化量ΔI以及负载平均电流值的变化量Δi；

ΔI为当前负载电流变化量，反映本模块当前负载电流I的变化，用当前的负载电流采样值减去前一次负载电流采样值，求取微分后得到，由于能够得到负载电流的变化量，因此调节将会更实时，加快了响应调节速度。

Δi为负载平均电流值的变化量，反映平均电流的变化。首先根据设定的采样次数计算出本模块的当前电流值(多次采样取平均值或者滑差取平均值)；然后再根据系统判断出的模块数量计算出系统的平均电流i；再对平均电流值求取微分得到Δi，主要用于调节精度。

步骤S305、根据ΔI和Δi生成扰动值Δ；

可选地，本发明实施例中，Δ可以通过如下关系式确定：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}=a\·\mathrm{\ΔI}+b\·\mathrm{\Δi}\\ a+b=1\end{array}\right.$

通过调节a、b值可以控制调节速度。ΔI表示当前负载电流变化量，其变化较快，Δi表示负载平均电流值的变化量，其变化依赖于多个电源模块，变化较慢；当a增大，b减小时，Δ更多地依赖于ΔI，因此可以加快调节速度；反之，当a增小，b增大时，Δ更多地依赖于Δi，因此，可以慢调节速度。可选地，a的取值可以为0。

这里需要说明的是，这里的a、b是一个调节的系数，a+b的取值并不固定，例如，a+b的值也可以是其他数值。

从上面的计算可以总结Δ的一种可选的通用简化计算方法：Δ＝K^*·e(k)。其中：K^*为有差调节增益。本实施例可以采用自适应控制、滑模变结构控制等现代控制理论及模糊控制、滑模变结构控制等智能控制方法计算出K^*值，然后求解扰动值Δ去扰动电流内环调节实现负载均流控制。

步骤S306、根据所述负载平均电流值和扰动值生成控制电压；

步骤S307、根据计算出的u(k)对输出的负载电流进行控制，实现数字均流。

图4为本实施例电源模块的有差调节控制原理示意图，该图实现了电流的闭环控制，以下结合图4对步骤S306和步骤S307进行详细描述。图4中：U_d为直流输出电压反馈，i_f为直流输出电流反馈，I_m为电流环给定输入，i为多个并联电源模块的负载电流平均值，e(k)为电流环输入，Δ为差动调节输入(即电流环的扰动值)。如图4所示：

平均电流值计算单元10，通过采样本模块的负载输出电流if和接收到的其它电源模块的负载输出电流而计算出来的多个并联模块的负载电流的平均值i；输入偏差值计算单元20，根据电流环给定输入I_m和负载电流平均值i，计算其偏差值e(k)，e(k)＝I_m-i；扰动值生成单元30，用于计算扰动值Δ，以进行更精确的电流调节，具体算法已经描述；计算控制单元40，用于计算第K次调节的控制输出电压u(k)，具体算法将在下文详细描述；功率级放大输出单元80，用于对计算控制量u(k)进行功率放大生成直流输出电压U_d(实际上U_d可以为u(k)乘以一个增益系数)，输出电压U_d对应了输出负载电流i_f。

其中：I_m为一个和额定电流相关的参考值，反映了调整前的负载输出电流，其具体计算方法为本领域人员所熟知的技术，例如可以通过电路电压环输出得到等，在此不再赘述。

计算控制单元40对e(k)和Δ进行计算，得到一个控制电压u(k)；然后，由功率级放大输出单元80对u(k)进行放大后输出U_d，该输出电压U_d即对应于输出负载电流i_f，再根据i_f进行新一轮的电流反馈调整。

可选地，本实施例的计算控制单元40可以通过：

计算得到u(k)，u(k)为第k次调节的输出值；e(k)是第k次调节的输入偏差值，即i和I_m的差值，K_P是比例系数；K_I是积分系数。在公式中加入扰动值Δ的作用可以控制调节速度以及调节精度，使得调节更加快速准确。

在上述各电源模块之间，可以通过CAN总线进行数据传输。

本实施例的方法采用一个电流环的闭环调节来实现有差调节控制，每个电源模块分别计算负载电流的平均值i，并在该电流环中增加一个前馈量Δ，使该电流环成为一个电流前馈环，利用一个计算出来的Δ值不断地去扰动电流环调节，补偿实时性等不一致造成的偏差，使均流不平衡度(实际的负载均流值与理论值的偏差)达到使用要求。

实施例三：

本实施例还提供一种实现数字均流的电源模块，用以降低现有技术数字均流方案存在的风险，提高电源系统的安全性。图5为本实施例的电源模块的功能框图之一，如图5所示：该电源模块50包括：

广播信息接收单元501，用于接收至少一个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；平均电流生成单元502，用于根据接收的所述至少一个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；输出电流调整单元503，用于根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。

图5的电源模块采用的均流算法是将当前的负载总电流除以电源模块数量得出各电源模块的均分电流，根据计算得出的均分电流去调节电源模块的负载电流以达到均流的目的。并且，由于采用广播方式来传输每个电源模块当前的负载电流值，因此，每个电源模块可以根据接收到的其他模块的当前负载电流值计算负载平均电流值，并根据该平均负载电流值独立调整自身的输出负载电流值。该方法不需要通过一个集中控制器来控制所有电源模块进行电流调整，避免了由于集中控制器故障导致的系统崩溃，提高了系统的可靠性。

图6为本实施例的电源模块的功能框图之二，如图6所示：该电源模块60包括：

广播信息接收单元601，用于接收至少一个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；平均电流生成单元602，用于根据接收的所述至少一个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；扰动值生成单元603，用于根据所述负载平均电流值生成负载平均电流值的变化量；根据所述负载平均电流值的变化量生成负载电流值的扰动值；输出电流调整单元604，用于根据所述负载平均电流值和所述扰动值生成控制电压，根据所述控制电压获得负载输出电流；广播信息发送单元605，用于对自身的负载电流值进行采样，生成自身的当前负载电流值；将自身的当前负载电流值广播给多个并联的电源模块。

可选地，所述扰动值生成单元603，还用根据当前负载电流值生成当前负载电流值的变化量；根据所述当前负载电流值的变化量和所述负载平均电流值的变化量生成负载电流值的扰动值。

图6所示的电源模块包含了扰动值生成单元603，用于生成了用于对输出负载电流进行调整的扰动值。该扰动值可以反映当前负载电流的变化量，可选地，该扰动值还能够反映负载平均电流值的变化量。本实施例电源模块的输出电流调整单元604，用于根据生成的负载平均电流值和扰动值来共同对负载输出电流进行有差调节，实现了调整的速度和精度。

可选地，本实施例的扰动值Δ的计算方法可以采用：

其中a、b为调节系数；ΔI为本模块当前负载电流值的变化量；Δi为负载平均电流值的变化量，a的取值可以为0，b≤1。

可选地，本实施例的控制电压u(k)满足：e(k)为第k次电流调节的负载平均电流值I与给定输入电流I_m的差值，K_P是比例系数；K_I是积分系数；本实施例的方法通过对u(k)进行放大得到输出电压U_d；根据所述输出电压Ud获得负载输出电流i_f。

这里还需要说明的是，上述一个模块或多个模块可以通过一个或多个处理器来实现，例如可以通过DSP(Digital Signal Processor，数字处理器)或其他处理器或硬件来实现。

采用本实施例的电源模块进行数字均流能够取得以下有益效果：

1、将均流控制方式由被动控制(由均流控制器控制)变为主动控制方式，摆脱外加的均流控制器(或监控装置中的均流控制功能)的束缚，将均流控制功能分散到由各个电源模块来实现，一个电源系统有n个电源模块并联就相当于有n个均流控制器，每个电源模块都有是均流控制的主体，都进行均流计算，并自主调节本模块负载电流的均流，同时保证足够的瞬态响应速度和精度。

2、由于无主、从电源模块之分，各电源模块地位相同，若某个电源模块故障，则自动退出工作，对当前系统无任何影响，解决了一旦均流控制器故障或主模块故障则整个均流控制崩溃的风险问题。

3、采用扰动值进行有差调节，解决了实时性不一致和调节精度问题。

实施例四：

参见图7，本实施例提供了一种通信设备70，包括：电源系统单元701和通信系统单元702。其中通信系统单元702根据不同通信装置的功能而不同，此处不再详细展开。图8为本实施例的通信装置所采用的电源系统单元架构图，该电源系统单元所包含的电源模块的详细工作原理参见实施例3的描述，并采用了实施例1和2所述的数字均流方法。

如图8所示，本实施例只需要电源模块、功率连接(电源的输入、输出以及输入、输出之间的必要连接)、数字通讯连接便完成系统组建。均流控制功能集成在电源模块内部，当某个电源模块出现故障时，该电源模块直接退出工作，对当前系统无影响。该电源系统解决了现有技术由于均流控制器可能的故障而造成整个系统均流崩溃的风险。

如图8所示，本实施例各电源模块之间通过高速的数字通讯通道进行数据的传输。可选地，本实施例采用CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线通讯的方案。此外，本实施例的数字通讯通道还可以包括但不限于：工业以太网、无线传输、光纤传输等速度更高的数字通讯方式，即传输速率高于CAN总线的数字通讯方式。

CAN总线速率最高可达1Mbps，在此速率下的距离可达40m。以30个电源模块为例，每个电源模块在CAN总线上传输一组数据的时间在0.1ms左右，30个电源模块进行数据传输的时间只需要3ms，在速度和传输距离方面足可以满足使用要求。CAN总线的节点数取决于总线的驱动电路，采用目前已应用的CAN收发驱动芯片即可使CAN通讯支持110个节点，以100A电源模块并联为例，整个电源系统输出电流可达11000A，可以满足许多大功率电源的需求。CAN通讯的运用电路已经比较成熟，并且可靠性高、抗干扰能力强，在通信领域、工业领域及军工领域都有较好的运用。本实施例采用CAN总线来传输数据，解决了当前方案的瞬态响应差的问题，实现了数据的高速交换，为解决实时性问题提供了有利的条件，同时提高了可靠性。

图9为本实施例电源系统的数据传输流向图。如图9所示，CAN网络上的节点不分主从，任意节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，根据不同的传输方式，CAN总线可实现点对点(仅限于两个电源模块之间的数据传输)、一点对多点(限于一个电源模块与并联网络中其它电源模块之间的数据传输)及全局广播(并联网络中任意两个电源模块之间的数据传输)等几种方式传输接收数据，无需专门的“调度”。

本实施例的电源系统的电源模块采用数字控制模式，将数字均流控制功能集成在电源控制系统内部，目前16位以上的定点或浮点DSP处理器均能满足系统要求，同时大多数DSP芯片内部都有最少8个12位A/D采样口，功能强大，并且价格低廉，在成本方面具有很好的竞争优势。本实施例的电源系统采用CAN总线电路，应用成熟，价格低廉。可选地，本实施例的电源系统也允许采用更高速度的工业以太网、光纤等通讯手段，在对通讯电路进行简单替换后的应用。

本发明实施例中，所述电源模块可以为交流输入、直流输出；或者所述电源模块为直流输入、直流输出；或者所述电源模块为直流输入、交流输出；或者所述电源模块为交流输入、交流输出，其具体实现可以如下所示：

图10为本发明实施例的电源系统原理示意图之一。在图10的通信电源系统中，一次电源系统通常由多个AC/DC电源模块并联组成，每个电源模块从交流配电单元引入AC220V或其它等级的交流电压，输出的-48VDC与其它电源模块并联后由直流配电单元集中输出，是一个典型的分布式电源系统。

在AC220V/-48VDC的电源模块中，数字电源模块已经出现并有了少量运用，在100A输出的大功率电源模块中也出现采用的数字控制方案，在数字电源模块的并联运行中，传统的模拟均流方案已经不能完全满足系统集成的需求，而当前的外加均流控制器的方案又使系统存在较大的风险和缺陷，因此本方案在解决上述问题的同时必然有着很好的发展空间。

图10的硬件部分主要包括电源模块和连接电源模块的CAN总线电路。均流控制的主体是电源模块，均流控制功能集成在电源模块内部，均流计算和负载调节都由电源模块完成；CAN总线驱动电路，集成在电源模块内部，电路简单，成本低廉；一条与所有电源模块连接相通的通讯电缆，选用阻抗较低的普通双绞电缆即可满足使用要求；CAN总线两端的匹配电阻各为120Ω。

图10的系统组成简单、不需要外加的均流控制器，提高了可靠性，解决了实时性、瞬态响应和精度问题，同时成本低廉。

图11为本实施例的电源系统原理示意图之二。图11的通信电源系统是由多个DC/DC电源模块并联组成的二次电源(将直流电源转换为另一个电压等级的直流电源)系统，各电源模块的直流输出并联后集中为负载供电，本方案也适合DC/DC电源模块并联的系统中实现负载电流的均流。与图10的电源系统不同的是，图10中采用的是将交流变成直流的电源模块，图11中采用的是将直流48V变成直流24V的模块，或者是将直流24V变成直流48V的模块，或者是将其它直流电压变化为与它不同的直流电压的模块。

图12为本实施例的电源系统原理示意图之三。图12的通信电源系统是由多个逆变器模块并联输出为负载供电的电源系统中，本方案也可以作为逆变器在负载电流分配方面的解决方案。

图13为本实施例的电源系统原理示意图之四，图13的通信电源系统用在UPS场合，逆变器与UPS最直接的区别为：逆变器是直流输入，无蓄电池；UPS是交流输入，有蓄电池。

本实施例的电源系统的DSP芯片及CAN总线及其外围电路的实现成本不会超过系统总体成本的5％，相比当前的电源方案，在成本方面不会上升，甚至可能会略有下降，在性价比方面优势明显。方案实施后电源系统的集成度将会更高，控制灵活、易于移植，易于实现复杂控制，同时大大低降低了系统的风险，并且有较好的输出效果。

目前DSP控制芯片的速度已经足够快，高端产品的传输速率已达到Gbit以上，高速的数据传输速度目前已经达到100Gbit以上，随着速度的进一步提高和成本的进一步下降，可以预计在技术上电源系统可以完全集成现有监控装置的功能，运用以太网或光纤传输技术(包括但不限于这两种传输方式，要求高速的数字通讯通道，包括无线传输等)，实现电源模块的智能化。只需将所有的电源模块的功率回路相连接，模块之间通过高速的数字通讯线进行通讯，则一个功能及功率庞大，全部通用、兼容、完全移植，任意数量模块组合，完全智能电源系统就搭建完成。

目前数字化电源的发展已经成为行业的发展新趋势，在由数字化电源模块并联组成的大容量电源系统中，其各电源模块之间的均流控制也应该实现数字化控制，本发明实施例的电源系统提供了一个可行的数字均流解决方案，并能取得以下有益技术效果：

1、当前的数字均流方案需要外加均流控制器(或集成在监控装置中)才能实现，这样就带来了一旦均流控制器故障，则整个均流系统崩溃的风险。本方案提出将均流控制功能集成到各个电源模块中去，由各个电源模块分别计算主动去实现本模块的均流，当某一个电源模块出现故障，则该模块自动退出工作，对电源系统无任何影响。极大地降低了风险。

2、采用高速的数字通道，数据的传输采用广播的方式进行发送和接收，数据的计算和处理分散到各个电源模块中并行执行，这样数据的传输、计算、执行时间降低为原来的百分之一以下，甚至更短，解决了当前方案的瞬态响应差和调整时间长的问题。

3、在环路控制中增加电流前馈环，采用有差调节的算法，解决了系统实时性不一致所带来的问题，提高了输出精度。

4、系统架构简单，可靠性高，对器件的依赖程度小。

5、可移植性好，在AC/DC变换系统、DC/DC变换系统、逆变器系统的均流控制方面均可以移植运用。

本方案在由电源模块并联实现的大功率分布式电源系统中的均流控制方面具有一定的通用性。由于本方案是基于数字控制的基础，同时数字电源已经成为了行业的一个发展趋势。因此本方案在AC/DC变换器、DC/DC变换器、逆变器等采用数控制的电源模块并联均流方面都可运用。同时本方案不仅仅应用在通信电源领域，在电力行业、铁路行业及其它能源领域，只要是采用多个电源模块并联的分布式电源系统场景，都适合本方案的应用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种电源模块的数字均流方法，其特征在于，所述方法包括：

接收至少一个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；

根据接收的所述至少一个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；

根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述负载平均电流值生成负载平均电流值的变化量；

根据所述负载平均电流值的变化量生成负载电流值的扰动值；

根据所述负载平均电流值和所述扰动值生成控制电压；

根据所述控制电压获得负载输出电流。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据当前负载电流值生成当前负载电流值的变化量；

根据所述当前负载电流值的变化量和所述负载平均电流值的变化量生成所述负载电流值的扰动值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对自身的负载电流值进行采样，生成自身的当前负载电流值；

将自身的当前负载电流值广播给多个并联的电源模块。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电源模块通过CAN总线进行数据传输。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述扰动值Δ采用以下公式进行计算：

其中a、b为调节系数；ΔI为本模块当前负载电流值的变化量；Δi为负载平均电流值的变化量。

7.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，

所述控制电压u(k)满足：

e(k)为第k次电流调节的负载平均电流值I与给定输入电流I_m的差值，K_P是比例系数；K_I是积分系数；

所述根据所述控制电压获得负载输出电流包括：对u(k)进行放大得到输出电压U_d；根据所述输出电压U_d获得负载输出电流i_f。

8.一种电源模块，其特征在于，所述电源模块包括：

广播信息接收单元，用于接收至少一个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；

平均电流生成单元，用于根据接收的所述至少一个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；

输出电流调整单元，用于根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。

9.根据权利要求8所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括：

扰动值生成单元，用于根据所述负载平均电流值生成负载平均电流值的变化量；根据所述负载平均电流值的变化量生成负载电流值的扰动值；

所述输出电流调整单元，还用于根据所述负载平均电流值和所述扰动值生成控制电压；根据所述控制电压获得负载输出电流。

10.根据权利要求9所述的电源模块，其特征在于，

所述扰动值生成单元，还用根据当前负载电流值生成当前负载电流值的变化量；根据所述当前负载电流值的变化量和所述负载平均电流值的变化量生成负载电流值的扰动值。

11.根据权利要求8所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括：

广播信息发送单元，用于对自身的负载电流值进行采样，生成自身的当前负载电流值；将自身的当前负载电流值广播给多个并联的电源模块。

12.一种通信设备，其特征在于，包括电源系统单元和通信系统单元，其中，所述电源系统单元包括多个并联的电源模块，所述电源模块包括：

广播信息接收单元，用于接收多个并联电源模块通过广播发送的各电源模块的当前负载电流值；

平均电流生成单元，用于根据接收的所述多个并联电源模块的当前负载电流值以及自身的当前负载电流值，生成所有电源模块的负载平均电流值；

输出电流调整单元，用于根据所述负载平均电流值对自身的输出电流进行调整，使自身的输出电流值调整为所述负载平均电流值。

13.根据权利要求12所述的通信设备，其特征在于，

所述电源模块为交流输入、直流输出；或

所述电源模块为直流输入、直流输出；或

所述电源模块为直流输入、交流输出；或

所述电源模块为交流输入、交流输出。

14.如权利要求12所述的通信设备，其特征在于：

各电源模块之间通过CAN总线进行数据传输。

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