CN102447253A - 一种直流开关电源并联系统均流控制方法及控制装置 - Google Patents

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CN102447253A CN2011104524182A CN201110452418A CN102447253A CN 102447253 A CN102447253 A CN 102447253A CN 2011104524182 A CN2011104524182 A CN 2011104524182A CN 201110452418 A CN201110452418 A CN 201110452418A CN 102447253 A CN102447253 A CN 102447253A
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Abstract

本发明涉及开关电源技术领域，公开一种直流开关电源并联系统均流控制方法及控制装置，包括：若干个并联的开关电源均流模块、极值电流选择电路；所述若干个并联的开关电源均流模块的负载输出端与负载相连，所述若干个并联的开关电源均流模块的极值电流选择端与极值电流选择电路相连。本发明能够使在某一基本单元故障情况下也能使系统正常运行，从而可适用于具有冗余结构的电源并联系统，提高了电源系统及负载的可靠性和安全性；并且在不用智能控制器（CPU）和复杂的编程技术，降低了电源设备成本，实现了并联系统的均流目的，降低了系统电源模块的调节频率，有效避免了输出电流产生低频振荡，进而提高了系统动态响应。

Description

一种直流开关电源并联系统均流控制方法及控制装置
 
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种直流开关电源并联系统均流控制方法及控制装置。
背景技术
    八十代开始，为适应大功率供电系统负载安全性的考虑，开始对分布式电源系统进行初步研究。传统的供电系统为提高供电的可靠性，每个负载需要备有两套完全一样的电源设备，其成本增加了一倍。分布式电源系统利用新电源理论和技术，采用较小的电源功率电路，组合成模块式、智能化的大功率电源系统。在分布式电源系统中，模块电源具有独立性和灵活性，这种设计打破了功率上的局限，其容量可根据用户的需求或依负载变化进行扩展，使电源系统的体积、重量大为降低；且系统可方便地采用冗余设计，提高了系统的可靠性。当某一模块发生故障，能够方便地更换此模块，而不影响系统的正常工作，提高了系统的安全性。由于系统由标准化的模块组合而成，电源产品便于规范化，不但降低电源的设计成本和重复投资，还可减少生产和维护费用。
在模块化分布电源系统中，为了实现完全稳定可靠的工作，模块化电源的并联技术则显得尤为重要。由于并联运行中每个模块的外特性不一致，外特性好(电压调整率小)的模块，可能承担更多的电流，甚至过载，而某些外特性差的模块运行于轻载或者空载的状态下，其结果是分担电流多的模块可靠性大大降低。因而在模块并联运行系统中必须设计有效的负载分配控制策略。并联模块均流技术是实现模块化大功率电源系统的重点，以保证各模块间电应力和热应力的均匀、合理分配，防止一个或多个模块工作于电流极限状态。因此，并联均流理论和技术成为当前电力电子技术的研究重点。
在电源并联系统中，实现均流控制常用的并联均流方法共有六种：输出阻抗法、主从设置法、热应力自动均流法、外加均流控制器法、平均电流自动均流法、最大电流自动均流法。
①输出阻抗法是通过调节电源的输出阻抗以达到并联模块接近均流的目的。在并联电源模块系统中，各个电源模块是独立工作的。每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。该方法本质上属于开环控制，因此该方法简单，不需要外加专门的均流装置。但是，该方法使得电源的调整精度不高，每个模块必须进行个别调整，如果并联的模块功率不同的话，容易出现模块间电流不平衡的现象。
②主从设置法是将多个并联电源模块中的一个作为主模块，其他模块跟随主模块工作。主模块的工作电流与输出反馈信号进行比较，将差值信号反馈回各电源模块（包括主模块和从模块）的控制电路，从而调节各模块的输出电流大小。主从设置法属于闭环控制，不需要外加专门控制电路，因此均流精度比较高。但是各个模块间需要有通信联系，连线比较复杂，而且一旦主模块出现故障，则整个电源系统将崩溃，不适用于冗余并联系统。
③热应力自动均流法是利用监测电源系统中每个电源模块单元的温度来实现自动均流。电源系统中各并联模块在电源柜中所处的位置不同，对流情况和散热条件也不同，结果有的模块温度高，有的模块温度低。该方法使其温度高的模块单元输出电流小，温度低的电源模块输出电流大，从而达到均流的目的。由于对噪声不敏感，该方法无需考虑电源对噪声的屏蔽，但需要附加控制器，且连线较多。
④外部控制器法是在各并联电源模块之外，加一个专门进行并联均流控制的外部模块。每个模块的输出电流采样，转化为电压信号，与给定的电压进行比较，所得差值输入到各电源模块的控制部分，这样就可以实现各模块输出电流的并联均流。该方法均流效果非常好，各模块输出电流基本相等，但需要外加专门控制器，而且控制器与个电源模块要进行多路连接，连线较复杂。
⑤平均电流自动均流法要求并联各模块的电流放大器输出端通过一个电阻R接到一条公用母线上，称为均流母线。直流开关电源并联系统的平均电流自动均流法如图1所示。该方法电路简单，可以精确地实现均流，但当均流母线发生短路，接在母线上的任一个模块不能工作时，母线平均电压下降，将促使各模块电压下调，甚至到达其下限，结果造成故障，不适用于具有电源模块故障自动退出机制的电源并联系统。
⑥最大电流自动均流法是一种自动设定主模块和从模块的方法，即在n个并联的模块中，输出电流最大的模块，将自动成为主模块，而其余的模块则为从模块，它们的电压误差依次被整定，以校正负载电流分配的不平衡，又称为“自动主从控制法”。直流开关电源并联系统的最大电流自动均流法如图2所示。采用该方法的并联模块电源间不是孤立的，而是通过一条均流母线联系起来。它为每一个模块电源提供了一个电流基准值，而所有并联模块电源则依据这个基准值来调整其输出电流，实现系统总输出电流在各并联电源中的精确均分，因而是一种优良的均流方法。采用这种方法可以实现较好的冗余，不会因为某一模块的故障而影响整个系统的运行，而且均流母线的抗干扰性能较好。但是由于主从模块总处于不断的切换中，会导致各个模块的输出电流产生一个低频振荡；同时由于各个电源是以“最大电流”为输出电流基值，除实际输出电流为最大值的那个电源外，其他电源的输出电流都要向上调节，只有输出电流为最大值的那个电源的输出电流才会下降，在负载不变情况下，必然出现多个电源输出电流的增加量大于单个电源输出电流的减少量，结果导致电源输出端电压高于额定电压，产生“过电压”，这种“过电压”一方面必然会对电源和负载的可靠性、安全性带来不利影响，另一方面会被动地增加电源已经很高的调节频率，从而影响整个系统的动态响应。
针对以上六种方法的缺点，有学者发明了“并联直流开关电源双均流母线均流控制电路及控制方法”，并提出了基于智能控制器（CPU）的四种均流控制方法。整体上，该电源并联系统由于每一个电源模块都应用了智能控制器（CPU）和软件编程技术，同时求取最大电流值和最大电流差值的硬件电路比较复杂，因而会系统成本大大增加。同时提出的四种均流控制方法也各有不足之处：
①最小电流均流控制方法：每一个电源模块的智能控制器根据A/D转换电路传送来的第一均流母线和第二均流母线上的信号（最大电流值和最大电流差值）计算出在电源模块中最小输出电流。以最小输出电流为基准，除实际最小输出电流电源模块外，其他电源模块的的输出电流都向下调节，在负载不变情况下，必然出现多个电源模块输出电流减少量大于单个电源模块输出电流增加量，结果导致电源模块输出端电压低于额定电压，产生“欠电压”，这种“欠电压”一方面满足不了负载对电源性能的要求，另一方面也会被动增加电源已经很高的调节频率，从而影响整个系统的动态响应。
②简化最小电流均流控制方法：智能控制器（CPU）通过将采集到的自身输出电流信号与最大电流信号相比较，判断出自身是否为输出电流为最大值的电源模块，只有最大输出电流的电源模块以最小输出电流为基准调节，其他电源并不进行均流控制，随着最大输出电流电源模块输出电流的下降，在负载不变情况下，其他直流开关电源的输出电流上升，必然会有另外一个电源的输出电流成为最大值，则这个新的最大输出电流电源模块开始以最小输出电流为基准进行调节，原先最大输出电流电源模块则退出调节。理论上，说该方法由于一次只调节一个电源模块，因而并联系统电源的调节频率应该很低，但是由于最大输出电流电源模块输出电流的下降，会导致其他电源模块的输出电流上升，电源调节频率反而增加，从而影响系统动态响应；同时该方法没有考虑到有多个电源模块输出电流为最大值的情况，当多个最大输出电流电源模块的输出电流都向最小电流值靠近时将会导致其他直流开关电源的输出电流更多地上升，电源调节频率会更大，影响系统动态响应。
③中间电流均流控制方法：每个电源模块的智能控制器（CPU）根据最大电流值和最大电流差值计算出一个中间电流值，并以中间电流值作为基准，调节输出电流。输出电流大于中间电流值的电源模块都减小其输出电流，而输出电流小于中间电流值的电源模块都增加其输出电流。该方法会导致所有电源模块都参与调节，因而系统的调节频率本身会很高，同时是以中间电流值作为基准，并不是以平均电流值为基准，因而系统的调节频率本身会更高，进而影响系统动态响应。
④简化中间电流均流控制方法：每个电源模块的智能控制器（CPU）通过将采集到的自身电流信号与最大电流信号和最小电流信号相比较，可以判断出自身是否为输出电流最大值或最小值的那个最大电流。最大输出电流和最小输出电流的那两个输出电流以中间电流值为基准进行调节，其他输出电流并不进行均流控制，随着最大电流值的下降和最小电流值的上升，必然会有其他的电源模块取代原有的最大输出电流电源模块和最小输出电流电源模块，进而对其自身输出电流进行调节。理论上，说该方法由于一次只调节两个电源模块，因而并联系统电源的调节频率比较很低，但是由于最大输出电流电源模块输出电流的下降和最小输出电流电源模块输出电流的上升是以中间电流值作为基准，并不是以平均电流值为基准，电源调节频率反而增加，从而影响系统动态响应；同时该方法没有考虑到有多个电源模块输出电流为最大值和最小值的情况，当多个最大输出电流电源模块的输出电流增加量和多个最小输出电流电源模块的输出电流减少量不相等时，将会导致电源并联系统不是“过电压”就是“欠电压”，进而影响电源输出性能，同时会使调节频率增加，影响系统动态响应。
实现开关电源模块的合理并联运行成为提高电源系统运行可靠性和扩大供电容量而急需解决的重要问题，也成了近年来国内外电源领域研究的一个热点问题。现有各种均流控制方法的缺点，限制住了直流电源并联运行的整体性能，随着直流电源功率的不断增长，急需改进或提出新的、均流效果更为理想的均流控制电路及方法。因此，提出一种电源模块调节频率低、动态响应快、具有电源模块故障退出机制、可用于具有冗余结构电源系统的均流方法是未来直流开关电源并联系统的趋势。
发明内容
为克服直流开关电源并联系统常用均流方法的不足，本发明提出了一种直流开关电源并联系统均流控制方法及控制装置，适用于具有冗余结构的电源并联系统，提高了电源系统及负载的可靠性和安全性；并且在不用智能控制器（CPU）和复杂的编程技术，降低了电源设备成本，实现了并联系统的均流目的，降低了系统电源模块的调节频率，有效避免了输出电流产生低频振荡，进而提高了系统动态响应。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种并联开关电源均流控制装置，包括：若干个并联的开关电源均流模块、极值电流选择电路；所述若干个并联的开关电源均流模块的负载输出端与负载相连，所述若干个并联的开关电源均流模块的极值电流选择端与极值电流选择电路相连；所述并联的开关电源均流模块包括：开关电源模块、电流检测电路、和值控制器、均流控制器、运行/故障指示电路、极值电流选择电路；所述电流检测电路的输入端与开关电源模块主电路相连接，电流检测电路的第一输出端电压信号                                               
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE002
与运行/故障指示电路相连接，电流检测电路的第二输出端电压信号
Figure 56454DEST_PATH_IMAGE002
通过输出给定偏差电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE004
的均流控制器与和值控制器相连接，电流检测电路的第三输出端电压信号
Figure 225792DEST_PATH_IMAGE002
通过电阻RS与选出最大电流和最小电流的极值电流选择电路的输入端相连接；所述和值控制器的第一输入端与并联开关电源模块的给定电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE006
相连接，所述和值控制器的输出端与开关电源模块的输入电压控制端相连接。
一种新型并联开关电源均流控制装置，极值电流选择电路是利用电流检测电路输出的电压信号
Figure 317113DEST_PATH_IMAGE002
通过最大电流选择母线和最小电流选择母线选出输出电流最大和最小的并联开关电源模块的一种电路，由与若干个并联的开关电源均流模块数量相对应的二极管组并联构成，二极管组串联的连接点与开关电源均流模块的极值电流选择端相连。
一种新型并联开关电源均流控制装置，运行/故障指示电路是利用电流检测电路输出的电压信号
Figure 650006DEST_PATH_IMAGE002
通过光耦合器、继电器、运行指示灯、故障指示灯，构成决定并联开关电源模块投入或者退出运行的一种电路。
一种新型并联开关电源均流控制装置，均流控制器是利用极值电流选择电路选出由电流检测电路输出的最大电压信号
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE008
和最小电压信号
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE010
之间的电压差作用在电阻
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE012
和母线隔离电路
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE014
上，并通过电阻
Figure 22300DEST_PATH_IMAGE012
上的压降求输出最大电流和输出最小电流并联开关电源模块各自所需要的电压差
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE016
的一种控制器。
一种新型并联开关电源均流控制装置，和值控制器是利用均流控制器输出的给定偏差电压
Figure 910009DEST_PATH_IMAGE004
和并联开关电源模块的给定电压产生并联开关电源模块的输入控制电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE018
的一种控制器。
一种新型并联开关电源均流控制方法，是通过极值电流选择电路选出输出电流最大和最小的并联开关电源模块，并对这两种并联开关电源模块进行控制，实现均流的目的；其步骤如下： 
1）、提取每一个并联开关电源模块的给定电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE020
=
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE022
=...=
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE024
的电信号；给定电压=
Figure 688498DEST_PATH_IMAGE022
=...=
Figure 868813DEST_PATH_IMAGE024
的电信号由给定电压控制器设定；
2）、通过电流检测电路处理由并联开关电源模块主电路输出的电流的电信号，提取代表电流大小的电压
Figure 747776DEST_PATH_IMAGE002
的电信号； 
3）、通过运行/故障指示电路处理由电流检测电路输出的代表电流大小的电压
Figure 422471DEST_PATH_IMAGE002
的电信号；
a.如果电压不为零，运行/故障指示电路中继电器线圈得电，继电器的常开触点Jk闭合，绿发光二极管亮，同时继电器的常闭触点Jb断开，红发光二极管灭，并联开关电源模块投入运行；
b.如果电压
Figure 503264DEST_PATH_IMAGE002
为零，运行/故障指示电路中继电器线圈失电，继电器的常开触点Jk断开，绿发光二极管灭，同时继电器的常闭触点Jb闭合，红发光二极管亮，并联开关电源模块退出运行。
4）、通过极值电流选择电路处理由电流检测电路输出的代表电流大小的电压
Figure 869523DEST_PATH_IMAGE002
的电信号，提取代表电流大小的最大电压信号和最小电压信号；
5）、通过均流控制器处理由于最大电压信号
Figure 372552DEST_PATH_IMAGE008
和最小电压信号
Figure 223177DEST_PATH_IMAGE010
之间的电压差在电阻
Figure 488942DEST_PATH_IMAGE012
上形成输出最大和最小电流并联开关电源模块（基本单元）均流控制器所需的电压差
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE028
的电信号，产生给定偏差电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE032
的电信号；
6）、通过和值控制器处理由均流控制器输出的给定偏差电压
Figure 301434DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure 384665DEST_PATH_IMAGE032
的电信号和定电压控制器设定的给定电压
Figure 272987DEST_PATH_IMAGE006
的电信号，产生控制电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE034
和
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE036
，通过控制电压和
Figure 878948DEST_PATH_IMAGE036
控制输出最大和最小电流并联开关电源模块主电路的输出电流。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
一种直流开关电源并联系统均流控制方法及控制装置，由于采用了运行/故障指示电路，即使在某一基本单元故障情况下，也能使系统正常运行，从而可以适用于具有冗余结构的电源并联系统，提高了电源系统及负载的可靠性和安全性；本发明方法由于只使用了电阻和二极管组成的硬件电路就实现了并联系统的均流目的，而不是使用智能控制器（CPU）和复杂的编程技术，因而电源设备成本大大降低；同时该方法使得无论多少个基本单元被调节，但总有最大输出电流基本单元的电流减少量和最小输出电流基本单元的电流增加量相等。因此，在负载不变情况下，只有最大输出电流基本单元和最小输出电流基本单元的电源模块电流得到调节，而其他基本单元的电源模块电流基本不变，从而从本质上降低了系统电源模块的调节频率，有效避免了输出电流产生低频振荡，进而提高了系统动态响应。
附图说明
图1. 直流开关电源并联系统的平均电流自动均流法。
图2. 直流开关电源并联系统的最大电流自动均流法。
图3. 直流开关电源并联系统的极值电流自动均流法。
图4 
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE038
时极值电流选择电路等效图
图5 
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE040
时极值电流选择电路等效图
图6 时极值电流选择电路等效图
图7 
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE044
时极值电流选择电路等效图
具体实施方式
本发明一种新型直流开关电源并联系统均流控制方法及控制装置的实施方式：
结合图3所示，有n个开关电源模块（基本单元）并联运行，分别为基本单元1到基本单元n；所有基本单元通过极值电流选择电路联系在一起。
在硬件电路结构上，包括：开关电源模块主电路、电流检测电路、和值控制器、均流控制器、运行/故障指示电路、极值电流选择电路。
开关电源模块主电路：开关电源模块主电路可以采用现有的各种直流开关电源电路；包括直接直流-直流变换电路、间接直流-直流变换电路。
电流检测电路：电流检测电路由电流传感器CTl构成；电流传感器可采用现有的各种电流传感器，最好用霍尔型电流传感器，利用霍尔型电流传感器可以把电流信号转换为电压信号。
均流控制器：均流控制器利用电阻和运算放大器实现，电阻和运算放大器可以构成反相放大器电路, 它可以实现如下计算：
Figure 385278DEST_PATH_IMAGE032
=
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE046
                                                 (5)
当
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE048
时，
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE050
；当
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE052
时，
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE054
；当时，
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE058
；这样，就可以通过抑制极值电流实现均流的目的。
和值控制器：和值控制器利用电阻和运算放大器实现，电阻和运算放大器可以构成加（减）法器电路，它可以实现如下计算：
=
Figure 988703DEST_PATH_IMAGE006
+
Figure 398955DEST_PATH_IMAGE032
                                                   (6)
运行/故障指示电路：运行/故障指示电路由光耦合器、直流继电器、为直流继电器供电小型直流电源、续流二极管、运行指示灯、故障指示灯、电阻构成，光耦合器最好用快速型的。
极值电流选择电路：极值电流选择电路由二极管、最大电流选择母线、最小电流选择母线及电阻
Figure 639968DEST_PATH_IMAGE014
构成，最大电流选择母线和最小电流选择母线采用具有屏蔽层的电缆线，电阻
Figure 752150DEST_PATH_IMAGE014
阻值选择应该是电阻
Figure 914141DEST_PATH_IMAGE012
的十倍以上，二极管用低导通压降快速型的。
当所有开关电源模块的电流信号（）到达极值电流选择电路时，只有最大的电流信号（
Figure 571573DEST_PATH_IMAGE008
）才能让上桥臂二极管导通到达最大电流选择母线，经过电阻
Figure 921783DEST_PATH_IMAGE014
，同时只有最小的电流信号（
Figure 94923DEST_PATH_IMAGE002
）才能让下桥臂二极管导通到达最小电流选择母线，这样，只有最大输出电流基本单元和最小输出电流基本单元的电阻上电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE060
：最大输出电流基本单元电阻上电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE062
；最小输出电流基本单元电阻
Figure 54417DEST_PATH_IMAGE012
上电压
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE064
。电压
Figure 869795DEST_PATH_IMAGE016
输入均流控制器，当时，
Figure 778376DEST_PATH_IMAGE050
；当
Figure 290129DEST_PATH_IMAGE052
时，
Figure 597613DEST_PATH_IMAGE054
；当
Figure 675159DEST_PATH_IMAGE056
时，
Figure 599778DEST_PATH_IMAGE058
。均流控制器的输出电压
Figure 146297DEST_PATH_IMAGE032
与电压
Figure 444423DEST_PATH_IMAGE016
的极性相反。然后均流控制器的输出电压
Figure 642055DEST_PATH_IMAGE032
输入和值控制器，这样使得最大输出电流基本单元的给定电压=+
Figure 664085DEST_PATH_IMAGE032
<
Figure 653906DEST_PATH_IMAGE006
，从而使最大输出电流基本单元的输出电流减少；使得最小输出电流基本单元的给定电压=
Figure 438509DEST_PATH_IMAGE006
+
Figure 875175DEST_PATH_IMAGE032
>
Figure 798132DEST_PATH_IMAGE006
，从而使最小输出电流基本单元的输出电流增加。进而达到均流的目的。
 一种直流开关电源并联系统均流控制方法，是通过每一个基本单元的电流检测电路得到代表基本单元输出电流大小的电压值
Figure 2011104524182100002DEST_PATH_IMAGE066
、
Figure DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure DEST_PATH_IMAGE070
......
Figure DEST_PATH_IMAGE072
，然后送入到极值电流选择电路，利用最小电流选择母线和最大电流母线得到
Figure DEST_PATH_IMAGE074
个输出电流最大(
Figure 793376DEST_PATH_IMAGE008
)的基本单元和
Figure DEST_PATH_IMAGE076
个输出电流最小()的基本单元，利用极值电流选择电路电压
Figure 166775DEST_PATH_IMAGE008
和电压
Figure 944238DEST_PATH_IMAGE010
之间产生的电压差作用在电阻
Figure 549531DEST_PATH_IMAGE012
和电阻
Figure 31853DEST_PATH_IMAGE014
上，通过电阻求输出电流最大和输出电流最小基本单元各自所需要的电压差
Figure DEST_PATH_IMAGE078
和，且分四种情况：
①当时，此时有一个最大输出电流基本单元和一个最小输出电流基本单元，极值电流选择电路等效图如图4所示。根据输入电阻
Figure 753841DEST_PATH_IMAGE014
和输出电阻
Figure 736841DEST_PATH_IMAGE014
的电流相等原则，可以得到下式：
Figure DEST_PATH_IMAGE082
                                  (1)
②当
Figure 443634DEST_PATH_IMAGE040
时，此时有一个最大输出电流基本单元和
Figure 930110DEST_PATH_IMAGE076
个最小输出电流基本单元，极值电流选择电路等效图如图5所示。根据输入电阻
Figure 205103DEST_PATH_IMAGE014
和输出电阻的电流相等原则，可以得到下式：
Figure DEST_PATH_IMAGE084
                   (2)
在此情况下，
Figure DEST_PATH_IMAGE086
。
③当
Figure 860917DEST_PATH_IMAGE042
时，此时有
Figure 451167DEST_PATH_IMAGE074
个最大输出电流基本单元和一个最小输出电流基本单元，极值电流选择电路等效图如图6所示。根据输入电阻
Figure 834744DEST_PATH_IMAGE014
和输出电阻
Figure 526756DEST_PATH_IMAGE014
的电流相等原则，可以得到下式：
                    (3)
在此情况下，
Figure DEST_PATH_IMAGE090
。
④当时，此时有
Figure 158125DEST_PATH_IMAGE074
个最大输出电流基本单元和
Figure 774920DEST_PATH_IMAGE076
个最小输出电流基本单元，极值电流选择电路等效图如图7所示。根据电阻
Figure 688649DEST_PATH_IMAGE014
的输入输出电流相等原则，可以得到下式：
Figure DEST_PATH_IMAGE092
                                                                    (4)
在此情况下，
▲当
Figure DEST_PATH_IMAGE094
时，
Figure DEST_PATH_IMAGE096
；
▲当
Figure DEST_PATH_IMAGE098
时，
Figure DEST_PATH_IMAGE100
；
▲当
Figure DEST_PATH_IMAGE102
时，
Figure DEST_PATH_IMAGE104
。
由以上四种情况可知，无论多少个基本单元被调节，但总有最大输出电流基本单元的电流减少量和最小输出电流基本单元的电流增加量相等。因此，在负载不变情况下，只有最大输出电流基本单元和最小输出电流基本单元的电源模块电流得到调节，而其他基本单元的电源模块电流基本不变，从而从本质上降低了系统电源模块的调节频率，进而提高了系统动态响应。
Figure 39472DEST_PATH_IMAGE026
送入最大输出电流基本单元的均流控制器, 得到给定电压偏差
Figure 620626DEST_PATH_IMAGE030
，把给定电压偏差
Figure 142743DEST_PATH_IMAGE030
和给定电压
Figure 996298DEST_PATH_IMAGE006
送入和值控制器，得到控制基本单元的控制电压
Figure 12796DEST_PATH_IMAGE034
。
送入最小输出电流基本单元的均流控制器，得到给定电压偏差
Figure 269038DEST_PATH_IMAGE032
，把给定电压偏差
Figure 609890DEST_PATH_IMAGE032
和给定电压
Figure 679346DEST_PATH_IMAGE006
送入和值控制器，得到控制基本单元的控制电压
Figure 969513DEST_PATH_IMAGE036
。
从而利用控制电压使最大输出电流基本单元的电流减小，利用控制电压使最小输出电流电基本单元的电流增大，而且总体上保证输出电流的增加量与减少量相等，从而不会导致其他不被调节基本单元的输出电流变化，进而降低并联系统的调节频率。
然后再重新开始寻求输出电流最大最小的模块电源，调整电源模块各自的控制电源
Figure 203901DEST_PATH_IMAGE018
，直到各个模块电源的输出电流达到均衡。本发明方法的直流开关电源并联系统如图3所示。
本发明的特征在于：通过极值电流选择电路，选出最大输出电流和最小输出电流的基本单元，对输出电流偏离平均电流最远的基本单元电源模块进行控制，从而实现均流的目的。具体而言，它依次含有以下步骤：
1：设定各个基本单元的给定电压
Figure 614154DEST_PATH_IMAGE020
=
Figure 648975DEST_PATH_IMAGE022
=
Figure DEST_PATH_IMAGE106
=........=
Figure 639452DEST_PATH_IMAGE024
；
2：利用电流检测电路得到基本单元的输出电流，并转换得到代表电流大小的电压
Figure 50711DEST_PATH_IMAGE002
，加在运行/故障指示电路中光耦合器上；
3：如果基本单元正常运行，则电压不为零，从而运行/故障指示电路中继电器线圈得电，继电器的常开触点闭合，发光（绿）二极管亮；同时继电器的常闭触点断开，发光（红）二极管灭。此时基本单元投入运行；
4：如果基本单元发生故障，则电压
Figure 724455DEST_PATH_IMAGE002
必为零，从而运行/故障指示电路中继电器线圈失电，继电器的常开触点断开，发光（绿）二极管灭；同时继电器的常闭触点闭合，发光（红）二极管亮。此时基本单元退出运行；
5：各个基本单元的电压、
Figure 231493DEST_PATH_IMAGE068
、......
Figure 992962DEST_PATH_IMAGE072
送入极值电流选择电路，利用最小电流选择母线和最大电流母线得到
Figure 955102DEST_PATH_IMAGE074
个输出电流最小() 的基本单元和
Figure 871815DEST_PATH_IMAGE076
个输出电流最大(
Figure 435652DEST_PATH_IMAGE008
)的基本单元；
6：电压
Figure 947405DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 238578DEST_PATH_IMAGE010
之间产生的电压差作用在电阻
Figure 332436DEST_PATH_IMAGE012
和电阻
Figure 254124DEST_PATH_IMAGE014
上，通过电阻
Figure 46981DEST_PATH_IMAGE012
求基本单元各自所需要的电压差
Figure 345107DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 293472DEST_PATH_IMAGE028
；
7：
Figure 573012DEST_PATH_IMAGE026
送入最大输出电流基本单元的均流控制器, 得到给定电压偏差
Figure 606827DEST_PATH_IMAGE030
，把给定电压偏差
Figure 180415DEST_PATH_IMAGE030
和给定电压
Figure 435816DEST_PATH_IMAGE006
送入和值控制器，得到控制基本单元的控制电压
Figure 761624DEST_PATH_IMAGE034
。
8： 
Figure 469686DEST_PATH_IMAGE028
送入最小输出电流基本单元的均流控制器，得到给定电压偏差
Figure 152690DEST_PATH_IMAGE032
，把给定电压偏差
Figure 761133DEST_PATH_IMAGE032
和给定电压
Figure 257842DEST_PATH_IMAGE006
送入和值控制器，得到控制基本单元的控制电压
Figure 453200DEST_PATH_IMAGE036
。
9：利用控制电压
Figure 444290DEST_PATH_IMAGE034
使输出电流最大基本单元的电流减小，利用控制电压
Figure 471021DEST_PATH_IMAGE036
使输出电流最小基本单元的电流增大。
10：然后重新回到第3步，再次寻求输出电流最大最小的基本单元，调整基本单元各自的控制电压，直到各个基本单元的输出电流达到均衡。
所述电流检测电路输出的电压信号
Figure 309368DEST_PATH_IMAGE002
是通过电流检测电路检测出并联开关电源模块主电路的输出电流并用电压来代表电流大小的信号。所述最大电压信号
Figure 172337DEST_PATH_IMAGE008
和最小电压信号
Figure 761581DEST_PATH_IMAGE010
是通过极值电流选择电路中的最大电流选择母线和最小电流选择母线选出代表并联开关电源模块主电路输出电流最大和最小的信号。
所述电压差
Figure 931531DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 534199DEST_PATH_IMAGE028
是利用最大电压信号
Figure 20675DEST_PATH_IMAGE008
和最小电压信号
Figure 233351DEST_PATH_IMAGE010
之间的电压差在电阻
Figure 687335DEST_PATH_IMAGE012
上产生的并联开关电源模块均流控制器所需的信号。
所述给定偏差电压
Figure 558339DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure 351851DEST_PATH_IMAGE032
是利用电压差
Figure 610794DEST_PATH_IMAGE026
和通过均流控制器产生的并联开关电源模块和值控制器所需的信号；利用给定偏差电压
Figure 229699DEST_PATH_IMAGE030
和与给定电压
Figure 228934DEST_PATH_IMAGE006
通过和值控制器产生的控制并联开关电源模块输出电流大小的信号，产生的控制电压
Figure 595193DEST_PATH_IMAGE034
和的信号。

Claims (10)

1.一种并联开关电源均流控制装置，其特征在于：包括：若干个并联的开关电源均流模块、极值电流选择电路；所述若干个并联的开关电源均流模块的负载输出端与负载相连，所述若干个并联的开关电源均流模块的极值电流选择端与极值电流选择电路相连；所述并联的开关电源均流模块包括：开关电源模块、电流检测电路、和值控制器、均流控制器、运行/故障指示电路、极值电流选择电路；所述电流检测电路的输入端与开关电源模块主电路相连接，电流检测电路的第一输出端电压信号                                                
Figure 2011104524182100001DEST_PATH_IMAGE001
与运行/故障指示电路相连接，电流检测电路的第二输出端电压信号
Figure 832462DEST_PATH_IMAGE001
通过输出给定偏差电压
Figure 796876DEST_PATH_IMAGE002
的均流控制器与和值控制器相连接，电流检测电路的第三输出端电压信号
Figure 484994DEST_PATH_IMAGE001
通过电阻RS与选出最大电流和最小电流的极值电流选择电路的输入端相连接；所述和值控制器的第一输入端与并联开关电源模块的给定电压
Figure 2011104524182100001DEST_PATH_IMAGE003
相连接，所述和值控制器的输出端与开关电源模块的输入电压控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型并联开关电源均流控制装置，其特征在于：极值电流选择电路是利用电流检测电路输出的电压信号
Figure 105331DEST_PATH_IMAGE001
通过最大电流选择母线和最小电流选择母线选出输出电流最大和最小的并联开关电源模块的一种电路，由与若干个并联的开关电源均流模块数量相对应的二极管组并联构成，二极管组串联的连接点与开关电源均流模块的极值电流选择端相连。
3.根据权利要求1所述的一种新型并联开关电源均流控制装置，其特征在于：运行/故障指示电路是利用电流检测电路输出的电压信号
Figure 821484DEST_PATH_IMAGE001
通过光耦合器、继电器、运行指示灯、故障指示灯，构成决定并联开关电源模块投入或者退出运行的一种电路。
4.根据权利要求1所述的一种新型并联开关电源均流控制装置，其特征在于：均流控制器是利用极值电流选择电路选出由电流检测电路输出的最大电压信号
Figure 968300DEST_PATH_IMAGE004
和最小电压信号
Figure 2011104524182100001DEST_PATH_IMAGE005
之间的电压差作用在电阻
Figure 685108DEST_PATH_IMAGE006
和母线隔离电路
Figure 2011104524182100001DEST_PATH_IMAGE007
上，并通过电阻
Figure 776429DEST_PATH_IMAGE006
上的压降求输出最大电流和输出最小电流并联开关电源模块各自所需要的电压差
Figure 296273DEST_PATH_IMAGE008
的一种控制器。
5.根据权利要求1所述的一种新型并联开关电源均流控制装置，其特征在于：和值控制器是利用均流控制器输出的给定偏差电压
Figure 48328DEST_PATH_IMAGE002
和并联开关电源模块的给定电压
Figure 992494DEST_PATH_IMAGE003
产生并联开关电源模块的输入控制电压
Figure 2011104524182100001DEST_PATH_IMAGE009
的一种控制器。
6.如权利要求1所述控制装置的一种新型并联开关电源均流控制方法，其特征在于：是通过极值电流选择电路选出输出电流最大和最小的并联开关电源模块，并对这两种并联开关电源模块进行控制，实现均流的目的；其步骤如下： 
1）、提取每一个并联开关电源模块的给定电压
Figure 571112DEST_PATH_IMAGE010
==...=的电信号；给定电压
Figure 501208DEST_PATH_IMAGE010
=
Figure 684452DEST_PATH_IMAGE011
=...=的电信号由给定电压控制器设定；
2）、通过电流检测电路处理由并联开关电源模块主电路输出的电流的电信号，提取代表电流大小的电压
Figure 690640DEST_PATH_IMAGE001
的电信号； 
3）、通过运行/故障指示电路处理由电流检测电路输出的代表电流大小的电压的电信号；
a.如果电压
Figure 873896DEST_PATH_IMAGE001
不为零，运行/故障指示电路中继电器线圈得电，继电器的常开触点Jk闭合，绿发光二极管亮，同时继电器的常闭触点Jb断开，红发光二极管灭，并联开关电源模块投入运行；
b.如果电压
Figure 240155DEST_PATH_IMAGE001
为零，运行/故障指示电路中继电器线圈失电，继电器的常开触点Jk断开，绿发光二极管灭，同时继电器的常闭触点Jb闭合，红发光二极管亮，并联开关电源模块退出运行；
4）、通过极值电流选择电路处理由电流检测电路输出的代表电流大小的电压
Figure 718541DEST_PATH_IMAGE001
的电信号，提取代表电流大小的最大电压信号
Figure 223996DEST_PATH_IMAGE004
和最小电压信号
Figure 949376DEST_PATH_IMAGE005
；
5）、通过均流控制器处理由于最大电压信号
Figure 599669DEST_PATH_IMAGE004
和最小电压信号
Figure 68696DEST_PATH_IMAGE005
之间的电压差在电阻
Figure 238778DEST_PATH_IMAGE006
上形成输出最大和最小电流并联开关电源模块（基本单元）均流控制器所需的电压差
Figure 2011104524182100001DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 319079DEST_PATH_IMAGE014
的电信号，产生给定偏差电压和
Figure 332035DEST_PATH_IMAGE016
的电信号；
6）、通过和值控制器处理由均流控制器输出的给定偏差电压
Figure 339174DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 881538DEST_PATH_IMAGE016
的电信号和定电压控制器设定的给定电压的电信号，产生控制电压
Figure DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 511288DEST_PATH_IMAGE018
，通过控制电压
Figure 322119DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 466792DEST_PATH_IMAGE018
控制输出最大和最小电流并联开关电源模块主电路的输出电流。
7.根据权利要求6所述的一种新型并联开关电源均流控制方法，其特征在于：所述电流检测电路输出的电压信号
Figure 725383DEST_PATH_IMAGE001
是通过电流检测电路检测出并联开关电源模块主电路的输出电流并用电压
Figure 837565DEST_PATH_IMAGE001
来代表电流大小的信号。
8.根据权利要求6所述的一种新型并联开关电源均流控制方法，其特征在于：所述最大电压信号
Figure 999556DEST_PATH_IMAGE004
和最小电压信号
Figure 451266DEST_PATH_IMAGE005
是通过极值电流选择电路中的最大电流选择母线和最小电流选择母线选出代表并联开关电源模块主电路输出电流最大和最小的信号。
9.根据权利要求6所述的一种新型并联开关电源均流控制方法，其特征在于：所述电压差
Figure 656988DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 7198DEST_PATH_IMAGE014
是利用最大电压信号
Figure 162760DEST_PATH_IMAGE004
和最小电压信号
Figure 531293DEST_PATH_IMAGE005
之间的电压差在电阻
Figure 924229DEST_PATH_IMAGE006
上产生的并联开关电源模块均流控制器所需的信号。
10.根据权利要求6所述的一种新型并联开关电源均流控制方法，其特征在于：所述给定偏差电压
Figure 683106DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 436167DEST_PATH_IMAGE016
是利用电压差
Figure 675519DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 548010DEST_PATH_IMAGE014
通过均流控制器产生的并联开关电源模块和值控制器所需的信号；利用给定偏差电压
Figure 856500DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 350936DEST_PATH_IMAGE016
与给定电压
Figure 444794DEST_PATH_IMAGE003
通过和值控制器产生的控制并联开关电源模块输出电流大小的信号，产生的控制电压和
Figure 165198DEST_PATH_IMAGE018
的信号。
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