CN103050879B - 多路输出自均流电源控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种多路输出自均流电源控制电路，用于控制N台自均流电源的输出电流值；包括自均流电源和信号控制模块；自均流电源包括控制信号接收模块和电流采样模块；信号控制模块包括数据处理模块和控制信号输出模块；电流采样模块采样N台并联自均流电源的M路输出电流，数据处理模块对单台自均流电源的M路输出电流取平均值IM及对N台并联自均流电源的M路输出电流取平均值IN，并将平均值IM与平均值IN的差值ΔI转换为控制信号，在差值ΔI大于偏差阈值时，自均流电源根据控制信号控制N台并联自均流电源的M路输出电流值大小为平均值IN。因而能够充分利用自均流电源，且高精度的控制自均流电源的M路输出电流值。
Description
技术领域
本发明涉及自均流电源控制电路，特别是涉及一种自均流电源少、输出电流精度高的多路输出自均流电源控制电路。
背景技术
大功率气体激光器主要由谐振腔、开关电源、气体循环系统等构成。开关电源作为高功率CO2激光器的核心部分，激励谐振腔放电管内工作气体发生粒子数反转，形成受激辐射，进而产生激光。由于谐振腔有多条放电管，需要电源对应地提供多路恒流激励(每路电流大小一样)。但作为负载的放电管并不是完全一致的，这样每路输出电流之间就会存在差异，且在调节输出电流大小时，由于控制信号和输出电流的比例也不是完全相同的(每一路的实际电流不一样，同一个控制信号与电流的比例是不一样的)，同样的控制信号得到的输出电流也会不一样。这样就造成放电管有些轻载，有些重载甚至过载，引起激光器故障。
目前的解决方案有：采用单台多路输出的自均流电源可以缓解以上问题(适用小功率，少路输出)，但面对输出路数不断增加，输出功率不断加大的时候，单台电源很难通过不断增加输出路数来满足要求。更重要的是输出路数越多，输出电流一致性就越难保障。
另外一种方法就是使用单路输出的多台电源并联均流供电，但这意味着需要与电源数量一样多的控制均流模块，系统复杂，成本高。
发明内容
基于此，提供一种自均流电源少、输出电流精度高的多路输出自均流电源控制电路。
一种多路输出自均流电源控制电路，用于控制N台并联自均流电源的输出电流值；包括自均流电源和信号控制模块；
所述自均流电源包括控制信号接收模块和用于与自均流电源的M路输出端连接的电流采样模块；
所述电流采样模块用于采样N台并联的自均流电源的M路输出电流值；N≥2，M≥2；
所述信号控制模块包括数据处理模块和控制信号输出模块；
所述数据处理模块与所述电流采样模块连接，用于接收所述电流采样模块采样的电流值，并对单台自均流电源的M路输出电流值取平均值IM及根据平均值IM对N台并联自均流电源的N*M路输出电流值取平均值IN；
所述数据处理模块还用于将平均值IM与平均值IN的差值ΔI转换为控制信号，其中，所述控制信号用于调整N台并联自均流电源的N*M路输出电流值大小，在差值ΔI大于偏差阈值时，控制信号用于控制自均流电源的M路输出电流值大小为平均值IN；在差值ΔI小于偏差阈值时，控制信号用于控制自均流电源的M路输出电流值保持不变；
所述控制信号输出模块分别与所述控制信号接收模块和所述数据处理模块连接，所述控制信号输出模块用于将所述控制信号输出给所述控制信号接收模块；
所述控制信号接收模块用于根据所述控制信号控制N台并联自均流电源的N*M路输出电流值。
在其中一个实施例中，所述自均流电源还包括高频逆变模块，所述高频逆变模块分别与自均流电源的M路输出端和所述控制信号接收模块连接，所述高频逆变模块用于根据所述控制信号调整自均流电源的M路输出电流值。
在其中一个实施例中，所述高频逆变模块包括开关控制模块和变压器；所述变压器包括原边绕组和M个副边绕组，所述开关控制模块分别与所述控制信号接收模块和所述原边绕组连接，所述M个副边绕组分别与自均流电源的M路输出连接。
在其中一个实施例中，所述自均流电源还包括分别与交流电源和所述高频逆变模块连接的三相整流滤波模块；所述三相整流滤波模块用于将整流滤波后的交流电源输出给所述高频逆变模块。
在其中一个实施例中，所述信号控制模块还包括分别与所述电流采样模块和所述数据处理模块连接的模数转换模块，所述模数转换模块用于将所述电流采样模块输出的模拟信号转换为数据信号输出给所述数据处理模块。
在其中一个实施例中，所述数据处理模块为CPU模块。
在其中一个实施例中，所述信号控制模块还包括与所述CPU模块连接的人机交互模块，所述人机交互模块用于设置和显示自均流电源的电参数。
在其中一个实施例中，所述人机交互模块包括键盘、鼠标、显示器及电位器。
在其中一个实施例中，所述信号控制模块还包括分别与所述数据处理模块和所述控制信号输出模块连接的数模转换模块，所述数模转换模块用于将所述数据处理模块输出的数字信号转换模拟信号输出给所述控制信号输出模块。
在其中一个实施例中，所述N台并联自均流电源工作于恒流模式。
上述多路输出自均流电源控制电路通过电流采样模块采样N台并联自均流电源的M路输出电流值，并由数据处理模块对单台自均流电源的M路输出电流值取平均值IM及对N台并联自均流电源的M路输出电流值取平均值IN，并将平均值IM与平均值IN的差值ΔI转换为控制信号，控制信号输出模块用于将控制信号输出给自均流电源，在差值ΔI大于偏差阈值时，自均流电源根据控制信号控制N台并联自均流电源的M路输出电流值大小为平均值IN。因而能够充分利用自均流电源，且高精度的控制自均流电源的M路输出电流值。
附图说明
图1为多路输出自均流电源控制电路的模块图；
图2为高频逆变器电路示意图。
具体实施方式
如图1所示，为多路输出自均流电源控制电路的模块图。
一种多路输出自均流电源控制电路，用于控制N台自均流电源的输出电流值；包括自均流电源10和信号控制模块20。
自均流电源10包括控制信号接收模块101和用于与自均流电源的M路输出端连接的电流采样模块103。
电流采样模块103用于采样N台并联的自均流电源的M路输出电流值；N≥2，M≥2。
信号控制模块20包括数据处理模块201和控制信号输出模块203。
数据处理模块201与电流采样模块103连接，用于接收电流采样模块103采样的电流值，并对单台自均流电源的M路输出电流值取平均值IM及根据平均值IM对N台并联自均流电源的N*M路输出电流值取平均值IN。
数据处理模块201还用于将平均值IM与平均值IN的差值ΔI转换为控制信号。其中，所述控制信号用于调整N台并联自均流电源的N*M路输出电流值大小；在差值ΔI大于偏差阈值时，控制信号用于控制自均流电源的M路输出电流值大小为平均值IN；在差值ΔI小于偏差阈值时，控制信号用于控制自均流电源的M路输出电流值保持不变。
控制信号输出模块203分别与控制信号接收模块101和数据处理模块201连接，控制信号输出模块203用于将控制信号输出给控制信号接收模块101。
控制信号接收模块101还用于根据控制信号控制N台并联自均流电源的N*M路输出电流值。
自均流电源10能够控制自身M路输出端的电流值。具体地，自均流电源10中的电流采样模块103采样自均流电源的各路输出电流值，并将采样到的电流值传输到信号控制模块20。信号控制模块20接收到采样电流值后，通过数据处理模块201对采样电流值进行处理，计算出单台的自均流电源的M路输出的平均电流值IM，然后再根据IM计算出N台并联自均流电源的平均电流值IN。数据处理模块201将平均值IM和平均值IN的差值ΔI转换为控制信号输出模块203传输给控制信号接收模块101。其中，数据处理模块201将每台自均流电源输出的平均电流值IM和平均值IN进行比较，对IM和IN的差值ΔI超过偏差阈值的自均流电源，数据处理模块201对应输出数字控制信号，控制该自均流电源的输出电流不断趋近IN，最终达到一致，从而均流效果。
自均流电源10还包括高频逆变模块105，高频逆变模块105分别与自均流电源的M路输出端和控制信号接收模块101连接，高频逆变模块105用于根据控制信号调整自均流电源的M路输出电流值。
请结合图2。高频逆变模块105包括开关控制模块和变压器；变压器包括原边绕组和M个副边绕组，开关控制模块分别与控制信号接收模块101和原边绕组连接，M个副边绕组分别与自均流电源的M路输出连接。
自均流电源10还包括分别与交流电源和高频逆变模块105连接的三相整流滤波模块107；三相整流滤波模块107用于将整流滤波后的交流电源输出给高频逆变模块105。
信号控制模块20还包括分别与电流采样模块103和数据处理模块201连接的模数转换模块205，模数转换模块205用于将电流采样模块103输出的模拟信号转换为数据信号输出给数据处理模块201。
优选地，数据处理模块201为CPU模块。
信号控制模块20还包括与CPU模块连接的人机交互模块207，人机交互模块207用于设置和显示自均流电源的电参数。
具体地，人机交互模块207包括键盘、鼠标、显示器及电位器。
信号控制模块20还包括分别与数据处理模块201和控制信号输出模块203连接的数模转换模块209，数模转换模块209用于将数据处理模块201输出的数字信号转换模拟信号输出给控制信号输出模块203。
在上述所有实施例中，N台并联自均流电源工作于恒流模式。
基于上述所有实施例，多路输出自均流电源控制路的工作原理如下：
当N台M路输出自均流电源并联工作在恒流状态时，电流采样模块103实时地从每路输出获取电流数据。电流数据以电压信号的形式经过模数转换模块205转换成数字信号。然后提供给数据处理模块201，数据处理模块201先对单台M路输出电流进行取平均值处理，得到每台自均流电源M路输出的平均电流IM。然后对并联N台M路输出自均流电源的平均输出电流IM再取平均，得出N台电源的总平均电流IN，作为参考电流。
再将并联的每台M路输出自均流电源输出的平均电流IM与总平均电流IN进行比较，对IM与IN偏差量超过偏差阈值ΔI(ΔI的数值按照实际应用确定)的M路输出的自均流电源进行控制。数据处理模块201对应地输出调整的数字控制信号，经过数模转换模块209转换成模拟信号后，由控制信号输出模块203通过连接线输出到对应的M路输出自均流电源，控制其对输出电流做出调整，不断地趋近IN，最终达到一致，实现均流效果。通过这种实时的多路输出自均流电源控制电路可以将因负载放电管差异或者电源差异而引起的电源输出电流不均得到极大的改善。
上述多路输出自均流电源控制电路通过电流采样模块103采样N台并联自均流电源的M路输出电流值，并由数据处理模块201对单台自均流电源的M路输出电流值取平均值IM及对N台并联自均流电源的M路输出电流值取平均值IN，并将平均值IM与平均值IN的差值ΔI转换为控制信号。控制信号输出模块203用于将控制信号输出给自均流电源10。在差值ΔI大于偏差阈值时，自均流电源10根据控制信号控制N台并联自均流电源的M路输出电流值大小为平均值IN。因而能够充分利用自均流电源，且高精度的控制自均流电源的M路输出电流值。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种多路输出自均流电源控制电路，用于控制N台并联自均流电源的输出电流值；其特征在于，包括自均流电源和信号控制模块；
所述自均流电源包括控制信号接收模块和用于与自均流电源的M路输出端连接的电流采样模块；
所述电流采样模块用于采样N台并联的自均流电源的M路输出电流值；N≥2，M≥2；
所述信号控制模块包括数据处理模块和控制信号输出模块；
所述数据处理模块与所述电流采样模块连接，用于接收所述电流采样模块采样的电流值，并对单台自均流电源的M路输出电流值取平均值IM及根据平均值IM对N台并联自均流电源的N*M路输出电流值取平均值IN；
所述数据处理模块还用于将平均值IM与平均值IN的差值ΔI转换为控制信号，其中，所述控制信号用于调整N台并联自均流电源的N*M路输出电流值大小；在差值ΔI大于偏差阈值时，控制信号用于控制自均流电源的M路输出电流值大小为平均值IN；在差值ΔI小于偏差阈值时，控制信号用于控制自均流电源的M路输出电流值保持不变；
所述控制信号输出模块分别与所述控制信号接收模块和所述数据处理模块连接，所述控制信号输出模块用于将所述控制信号输出给所述控制信号接收模块；
所述控制信号接收模块用于根据所述控制信号控制N台并联自均流电源的N*M路输出电流值。
2.根据权利要求1所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述自均流电源还包括高频逆变模块，所述高频逆变模块分别与自均流电源的M路输出端和所述控制信号接收模块连接，所述高频逆变模块用于根据所述控制信号调整自均流电源的M路输出电流值。
3.根据权利要求2所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述高频逆变模块包括开关控制模块和变压器；所述变压器包括原边绕组和M个副边绕组，所述开关控制模块分别与所述控制信号接收模块和所述原边绕组连接，所述M个副边绕组分别与自均流电源的M路输出连接。
4.根据权利要求2所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述自均流电源还包括分别与交流电源和所述高频逆变模块连接的三相整流滤波模块；所述三相整流滤波模块用于将整流滤波后的交流电源输出给所述高频逆变模块。
5.根据权利要求1所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述信号控制模块还包括分别与所述电流采样模块和所述数据处理模块连接的模数转换模块，所述模数转换模块用于将所述电流采样模块输出的模拟信号转换为数据信号输出给所述数据处理模块。
6.根据权利要求1所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述数据处理模块为CPU模块。
7.根据权利要求6所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述信号控制模块还包括与所述CPU模块连接的人机交互模块，所述人机交互模块用于设置和显示自均流电源的电参数。
8.根据权利要求7所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述人机交互模块包括键盘、鼠标、显示器及电位器。
9.根据权利要求1所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述信号控制模块还包括分别与所述数据处理模块和所述控制信号输出模块连接的数模转换模块，所述数模转换模块用于将所述数据处理模块输出的数字信号转换模拟信号输出给所述控制信号输出模块。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的多路输出自均流电源控制电路，其特征在于，所述N台并联自均流电源工作于恒流模式。
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