CN105514964A - 均流电路及均流控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种均流电路及均流控制方法，通过采用双均流母线的电路结构实现均流控制，并且具有更高的抗干扰能力和系统冗余度，同时通过采用中间值电流作为控制依据来进行输出电流的调节，在并联电源系统中，每个电源模块的输出电压值均小于或等于额定输出电压，不会出现过电压或者欠电压的现象，并联运行的所有电源模块的输出电压均在额定电压附近，提高了整个并联运行的电源系统的效率和输出电压的质量，可以更好的满足负载需求。此外在任意时刻，并联运行中的各电源模块中，只有一个电源模块进行均流控制，降低了电源模块的调节频率，避免了产生输出电流的低频振荡现象。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种均流电路及均流控制方法。
背景技术
模块化的大功率直流转直流(DirectCurrent，DC/DC)变流器是指多个并联运行的大功率电源模块共同为负载提供电能。受不可避免的误差和工艺水平的限制，并联运行的各个大功率DC/DC变流器的参数都会存在差异致使其外特性不尽相同。带载运行时会导致输出电流大的电源模块的热应力变大，损坏几率上升，可靠性降低。
当多个直流电源并联运行时，为了充分利用每一个电源的有效容量，同时也为了提高运行的安全性和可靠性，需要通过均流技术，来合理地分配每个电源所承担的负载电流。
目前在并联的大功率DC/DC直流电源系统中，并联运行的各个电源由一条均流母线连接，具有较好的冗余度和较强的均流母线抗干扰性，最大电流均流法被广泛应用于均流控制技术中。然而，在最大电流均流法中，主从电源总是处于不断的切换中，会导致各个电源的输出电流产生低频振荡，并且会产生过电压现象，影响电源模块和负载的可靠性以及安全性。
发明内容
本发明提供一种均流电路及均流控制方法，以在实现并联的电源系统的均流控制的同时，避免低频振荡和过电压现象的产生。
本发明提供一种均流电路，包括：
N个电源模块，N为大于等于1的整数；所述N个电源模块均与第一均流母线、均流信号处理电路和第二均流母线连接，所述N个电源模块均用于给负载供电；所述均流信号处理电路用于获取各所述电源模块的输出电流，并在处理所述输出电流后，通过所述第一均流母线输出最大电流，通过所述第二均流母线输出差值电流；其中，所述最大电流是对所述N个电源模块的输出电流进行比较后得到的，所述差值电流是所述N个电源模块的输出电流中的、最大输出电流与最小输出电流的差值；
其中，每个所述电源模块包括：直流转直流DC/DC变流器，以及均流信号控制电路；
其中，所述均流信号控制电路用于根据所述DC/DC变流器的输出，以及所述最大电流和所述差值电流，控制所述DC/DC变流器中电子器件的开关状态。
如上所述的均流电路，其中，所述均流信号控制电路包括：依次连接的传感器模块，模数转换模块，信号处理模块以及驱动模块；
所述传感器模块用于检测所述DC/DC变流器的输出电压和输出电流；所述转换模块用于对接收到的信号进行模数转换；所述信号处理模块用于根据所述输出电压信号和所述输出电流信号生成驱动信号；所述驱动模块用于根据所述驱动信号控制所述DC/DC变流器中电子器件的开关状态。
如上所述的均流电路，其中，所述传感器模块包括电压传感器和电流传感器。
如上所述的均流电路，其中，所述模数转换模块包括模数转换A/D采样电路，以及信号调理电路。
如上所述的均流电路，其中，所述信号处理模块为数字信号处理器DSP，或中央处理器CPU，或ARM处理器。
如上所述的均流电路，其中，所述驱动模块为脉冲宽度调制PWM驱动电路。
本发明提供一种均流控制方法，应用于如上任一所述的均流电路，包括：
获取最大电流和差值电流；其中，所述最大电流是对N个电源模块的输出电流进行比较后得到的，所述差值电流是所述N个电源模块的输出电流中的、最大输出电流与最小输出电流的差值，其中，N为大于等于1的整数；
根据预设公式计算中间值电流；
其中，所述预设公式为：其中，Imid为所述中间值电流，Imax为所述最大电流，ΔImax为所述差值电流；
将获取的直流转直流DC/DC变流器的输出电流，与所述中间值电流进行比较，对所述DC/DC变流器的所述输出电流进行调整。
如上所述的均流控制方法，其中，所述将获取的直流转直流DC/DC变流器的输出电流，与所述中间值电流进行比较，对所述DC/DC变流器的所述输出电流进行调整，包括：
若所述输出电流大于所述中间值电流，减小所述DC/DC变流器的所述输出电流；
若所述输出电流小于所述中间值电流，增大所述DC/DC变流器的所述输出电流。
本发明提供的均流电路及均流控制方法，通过采用双均流母线的电路结构，使信号处理模块可以根据更多并联运行的电源模块的状态信息进行均流控制，并且本实施例提供的双均流母线的均流电路，具有更高的抗干扰能力和系统冗余度，同时采用中间值电流作为控制依据来进行输出电流的调节，在并联电源系统中，每个电源模块的输出电压值均小于或等于额定输出电压，不会出现过电压或者欠电压的现象，并联运行的所有电源模块的输出电压均在额定电压附近，提高了整个并联运行的电源系统的效率和输出电压的质量，可以更好的满足负载需求。此外在任意时刻，并联运行中的各电源模块中，只有一个电源模块进行均流控制，降低了电源模块的调节频率，避免了产生输出电流的低频振荡现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明均流电路实施例一的示意图；
图2为本发明均流电路实施例二的示意图。
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。
图1为本发明均流电路实施例一的示意图。如图1所示，本实施例提供的均流电路可以包括：
N个电源模块，N为大于等于1的整数；所述N个电源模块均与第一均流母线、均流信号处理电路和第二均流母线连接，所述N个电源模块均用于给负载供电；所述均流信号处理电路用于获取各所述电源模块的输出电流，并在处理所述输出电流后，通过所述第一均流母线输出最大电流，通过所述第二均流母线输出差值电流；其中，所述最大电流是对所述N个电源模块的输出电流进行比较后得到的，所述差值电流是所述N个电源模块的输出电流中的、最大输出电流与最小输出电流的差值；
其中，每个所述电源模块包括：DC/DC变流器，以及均流信号控制电路；
其中，所述均流信号控制电路用于根据所述DC/DC变流器的输出，以及所述最大电流和所述差值电流，控制所述DC/DC变流器中电子器件的开关状态。
具体的，所述均流信号控制电路可以包括：依次连接的传感器模块，模数转换模块，信号处理模块以及驱动模块；
所述传感器模块用于检测所述DC/DC变流器的输出电压和输出电流；所述转换模块用于对接收到的信号进行模数转换；所述信号处理模块用于根据所述输出电压信号和所述输出电流信号生成驱动信号；所述驱动模块用于根据所述驱动信号控制所述DC/DC变流器中电子器件的开关状态。
下面结合图2，以电源模块1为例对本实施例提供的均流电路进行进一步说明。
在本实施例中，所述传感器模块包括电压传感器和电流传感器；所述模数转换模块包括模数转换器(AnalogtoDigitalConverter，A/D)采样电路，以及信号调理电路；所述信号处理模块为数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)，或中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)，或ARM处理器；所述驱动模块为脉冲宽度调制(PulseWidthModulation，PWM)驱动电路。本实施例对此不进行限制。
如图2，电压传感器TV1用于检测所述DC/DC变流器的输出电压U0，其经过A/D采样电路和信号调理电路后，作为电压反馈信号馈入所述DC/DC变流器，用于所述DC/DC变流器的电压闭环控制；电流传感器TA1用于检测所述DC/DC变流器的输出电流I0，所述输出电流I0分为两路，一路经过A/D采样电路信号调理电路后，作为电流反馈信号馈入所述DC/DC变流器，用于所述DC/DC变流器的电流闭环控制；另一路作为所述均流信号处理电路的输入，所述均流信号处理电路对获取的所述输出电流I0进行处理，通过所述第一均流母线输出最大电流Imax，通过所述第二均流母线输出差值电流ΔImax。
需要说明的是，A/D采样电路的输入信号共有四路，分别是输出电压U0、输出电流I0、最大电流Imax以及差值电流ΔImax，A/D采样电路将接收到的输入信号从模拟量转换为数字量，输入信号调理电路进行信号调理，然后输出DSP，生成PWM脉冲调制信号，以驱动PWM驱动电路对DC/DC变流器中电力电子器件的开关状态，从而实现并联运行系统的均流控制。
本实施例的技术方案，通过采用双均流母线的电路结构，使信号处理模块可以根据更多并联运行的电源模块的状态信息进行均流控制，并且本实施例提供的双均流母线的均流电路，具有更高的抗干扰能力和系统冗余度。
本实施例提供一种均流控制方法，可以应用于上述实施例提供的均流电路，具体的，本实施例提供的均流控制方法可以包括：
获取最大电流和差值电流；其中，所述最大电流是对N个电源模块的输出电流进行比较后得到的，所述差值电流是所述N个电源模块的输出电流中的、最大输出电流与最小输出电流的差值，其中，N为大于等于1的整数；
根据预设公式计算中间值电流；其中，所述预设公式为：其中，Imid为所述中间值电流，Imax为所述最大电流，ΔImax为所述差值电流；
将获取的DC/DC变流器的输出电流，与所述中间值电流进行比较，对所述DC/DC变流器的所述输出电流进行调整。具体的，在将获取的DC/DC变流器的输出电流，与所述中间值电流进行比较，对所述DC/DC变流器的所述输出电流进行调整时，若所述输出电流大于所述中间值电流，减小所述DC/DC变流器的所述输出电流；若所述输出电流小于所述中间值电流，增大所述DC/DC变流器的所述输出电流。
本实施例提供的均流控制方法，采用中间值电流作为控制依据来进行输出电流的调节，在并联系统中每个电源模块的输出电压值均小于或等于额定输出电压，不会出现过电压或者欠电压的现象，并联运行的所有电源模块的输出电压均在额定电压附近，提高了整个并联运行的电源系统的效率和输出电压的质量，可以更好的满足负载需求。此外，本实施例提供的均流控制方法，在任意时刻，并联运行中的各电源模块中，只有一个电源模块进行均流控制，降低了电源模块的调节频率，避免了产生输出电流的低频振荡现象。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种均流电路，其特征在于，包括：
N个电源模块，N为大于等于1的整数；所述N个电源模块均与第一均流母线、均流信号处理电路和第二均流母线连接，所述N个电源模块均用于给负载供电；所述均流信号处理电路用于获取各所述电源模块的输出电流，并在处理所述输出电流后，通过所述第一均流母线输出最大电流，通过所述第二均流母线输出差值电流；其中，所述最大电流是对所述N个电源模块的输出电流进行比较后得到的，所述差值电流是所述N个电源模块的输出电流中的、最大输出电流与最小输出电流的差值；
其中，每个所述电源模块包括：直流转直流DC/DC变流器，以及均流信号控制电路；
其中，所述均流信号控制电路用于根据所述DC/DC变流器的输出，以及所述最大电流和所述差值电流，控制所述DC/DC变流器中电子器件的开关状态。
2.根据权利要求1所述的均流电路，其特征在于，所述均流信号控制电路包括：依次连接的传感器模块，模数转换模块，信号处理模块以及驱动模块；
所述传感器模块用于检测所述DC/DC变流器的输出电压和输出电流；所述转换模块用于对接收到的信号进行模数转换；所述信号处理模块用于根据所述输出电压信号和所述输出电流信号生成驱动信号；所述驱动模块用于根据所述驱动信号控制所述DC/DC变流器中电子器件的开关状态。
3.根据权利要求2所述的均流电路，其特征在于，所述传感器模块包括电压传感器和电流传感器。
4.根据权利要求2所述的均流电路，其特征在于，所述模数转换模块包括模数转换A/D采样电路，以及信号调理电路。
5.根据权利要求2所述的均流电路，其特征在于，所述信号处理模块为数字信号处理器DSP，或中央处理器CPU，或ARM处理器。
6.根据权利要求2所述的均流电路，其特征在于，所述驱动模块为脉冲宽度调制PWM驱动电路。
7.一种均流控制方法，应用于如上述权利要求1-6任一所述的均流电路，其特征在于，包括：
获取最大电流和差值电流；其中，所述最大电流是对N个电源模块的输出电流进行比较后得到的，所述差值电流是所述N个电源模块的输出电流中的、最大输出电流与最小输出电流的差值，其中，N为大于等于1的整数；
根据预设公式计算中间值电流；
其中，所述预设公式为：其中，Imid为所述中间值电流，Imax为所述最大电流，ΔImax为所述差值电流；
将获取的直流转直流DC/DC变流器的输出电流，与所述中间值电流进行比较，对所述DC/DC变流器的所述输出电流进行调整。
8.根据权利要求7所述的均流控制方法，其特征在于，所述将获取的直流转直流DC/DC变流器的输出电流，与所述中间值电流进行比较，对所述DC/DC变流器的所述输出电流进行调整，包括：
若所述输出电流大于所述中间值电流，减小所述DC/DC变流器的所述输出电流；
若所述输出电流小于所述中间值电流，增大所述DC/DC变流器的所述输出电流。
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