CN105958469B - 一种可编程多机并联电源系统同步及均流方法 - Google Patents

一种可编程多机并联电源系统同步及均流方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可编程多机并联电源系统同步及均流方法，其中同步方法包括如下步骤：步骤S1：主机向总线发送对时帧；步骤S2：从机从总线接收对时帧，并记录其从总线查询到对时帧时间差以及从机的PWM信号序列；步骤S3：主机向总线发送同步帧，所述同步帧包含主机发送对时帧到达总线时间差；步骤S4：从机从总线接收同步帧信息，获取主机发送对时帧时的时主机的PWM信号序列、主机发送对时帧到达总线时间差；步骤S5：从机调整其PWM信号频率f。本发明有效抑制了电源模块间的开关纹波和环流；让各个电源模块在输出不同波形时同步的更新均流信息从而保持更好的均流度和提高系统输出波形的精度和可靠性。

Description

一种可编程多机并联电源系统同步及均流方法
技术领域
本发明涉及多机并联系统同步均流方法，具体涉及一种可编程多机并联电源系统同步及均流方法。
背景技术
通常可编程电源系统通过控制器将多个功率模块并联，通过跟踪功能使各个模块处在控制状态中，让他们服从统一口令，让输出电压或输出电流保持一致。
由于可编程电源系统需要在允许的范围之内输出任意波形，往往各个功率模块间存在较大的开关纹波，从而形成环流。在降低系统效率增加损耗的同时增加了输出噪声。同时因为可编程电源不同频率的波形会产生不同的信号跟振幅，为了提高系统输出波形的精度和可靠性需要动态均流使各个电源模块间始终保持较好的均流度。
多模块可编程电源系统应用上，一般都以并联的方式根据负载特性工作在恒压输出模式、恒流输出模式。另一大功能就是工作在任意波形输出模式。系统输出任意电压波形时当要求输出波形的频率较高振幅较大时各电源模块间难以保持较好的均流度。这使得多模块可编程电源系统在长期带载时可靠性和稳定性降低，并且使系统输出波形的精度降低。尤其在低压大电流的工况下易因为开关纹波而产生环流，增加输出噪声，更是恶化上述情况。在大功率的应用场合，多模块可编程电源系统往往在输出波形的频率上存在瓶颈。
发明内容
本发明的目的为了解决现有技术问题，提供一种可编程电源系统的多机并联系统同步方法，具体实现方案如下：
一种可编程多机并联电源系统同步方法，提供N个并联的电源模块，设置其中一电源模块为主机，其余电源模块为从机，各个电源模块之间通过总线通讯，N为不小于1的整数，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：主机向总线发送对时帧，所述对时帧包含主机发送对时帧时的PWM信号序列Pwm_IndexA，并记录其发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；步骤S2：从机从总线接收对时帧，并记录其从总线查询到对时帧时间差Delta_Tb以及从机的PWM信号序列Pwm_IndexB；步骤S3：主机向总线发送同步帧，所述同步帧包含主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；步骤S4：从机从总线接收同步帧信息，获取主机发送对时帧时的时主机的PWM信号序列Pwm_IndexA、主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；步骤S5：从机调整其PWM信号频率f，使得Delta_T=Delta_Pwm*Ts_Pwm-（Delta_Ta+Delta_Tb）≤Delta_Tset，其中Delta_Pwm=Pwm_IndexB-Pwm_IndexA，Ts_Pwm=1/f，所述Delta_T为主机PWM序列与从机PWM序列的绝对时间差，所述Delta_Tset≤5% Ts_Pwm。
较佳的，所述总线为CAN总线。
进一步的，所述电源模块为DC/DC变换装置或AC/DC整流装置或DC/AC逆变装置。
本发明还提供一种可编程电源系统的均流方法，提供一可编程电源系统，所述可编程电源系统包括n个相互并联的DC/DC模块，n为不小于1的整数，设置其中一DC/DC模块为主机，其余DC/DC模块为从机，各个DC/DC模块之间通过总线通讯，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：主机向总线发送对时帧，所述对时帧包含主机发送对时帧时的PWM信号序列Pwm_IndexA’，并记录其发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；步骤二：从机从总线接收对时帧，并记录其从总线查询到对时帧的时间差Delta_Tb’以及从机的PWM信号序列Pwm_IndexB’；步骤三：主机向总线发送同步帧，所述同步帧包含主主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；步骤四：从机从总线接收同步帧信息，获取主机发送对时帧时的时主机的PWM信号序列Pwm_IndexA’、主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；步骤五：从机调整其PWM信号频率f’；步骤六：判断主机PWM序列与第一至第n-1从机PWM序列的各个绝对时间差Delta_T’是否均小于设定值Delta_Tset’，其中Delta_T’=Delta_Pwm’*Ts_Pwm’-（Delta_Ta’+Delta_Tb’），
Delta_Pwm’=Pwm_IndexB’-Pwm_IndexA’，Ts_Pwm’=1/f’，所述Delta_Tset≤5%Ts_Pwm’，若是则进入步骤七，否则返回步骤五；步骤七：主机向总线发送开机指令，第一至第n-1从机从总线接收开机指令，各个DC/DC模块在PWM序列为X时，执行开机指令，输出波形；步骤八：在当前均流周期内，各个DC/DC模块在PWM序列为Y时，通过向总线发送其输出电流值；步骤九：在当前均流周期内，各个DC/DC模块分别从总线获取其他DC/DC模块的输出电流值，并计算输出电流平均值Iavg=(I0+I1+……+In-1)/n；I0为主机的DC/DC模块的输出电流值、I1……In-1为第一至第n-1从机DC/DC模块的输出电流值；步骤十：在当前均流周期内，当各个DC/DC模块PWM序列为Z时，各个DC/DC模块的均流环电流参考值调整为Iavg；其中X、Y、Z均为正整数，且X<Y<Z。
较佳的，所述总线为CAN总线。
与现有技术相比具有的有益效果如下：
1、多模块可编程电源系统的同步输出和同步均流的实现方式，有效抑制了电源模块间的开关纹波和环流；
2、让各个电源模块在输出不同波形时同步的更新均流信息从而保持更好的均流度和提高系统输出波形的精度和可靠性。
附图说明
图1为本发明的可编程多机并联电源系统同步方法流程图；
图2为应用本发明的可编程电源系统的示意图；
图3为本发明均流环的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
一种可编程多机并联电源系统同步方法，提供N个并联的电源模块，设置其中一电源模块为主机，其余电源模块为从机，各个电源模块之间通过总线通讯，N为不小于1的整数，同步方法包括如下步骤：
步骤S1：主机向总线发送对时帧，所述对时帧包含主机发送对时帧时的PWM信号序列Pwm_IndexA，并记录其发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；
步骤S2：从机从总线接收对时帧，并记录其从总线查询到对时帧时间差Delta_Tb以及从机的PWM信号序列Pwm_IndexB；
步骤S3：主机向总线发送同步帧，所述同步帧包含主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；
步骤S4：从机从总线接收同步帧信息，获取主机发送对时帧时的时主机的PWM信号序列Pwm_IndexA、主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；
步骤S5：从机调整其PWM信号频率f，使得Delta_T=Delta_Pwm*Ts_Pwm-（Delta_Ta+Delta_Tb）≤Delta_Tset，其中Delta_Pwm=Pwm_IndexB-Pwm_IndexA，Ts_Pwm=1/f，所述Delta_T为主机PWM序列与从机PWM序列的绝对时间差，所述Delta_Tset≤5% Ts_Pwm。
较佳的，总线为CAN总线。其中，所述电源模块为DC/DC变换装置或 AC/DC整流装置或DC/AC逆变装置。
本发明还提供一种可编程电源系统的均流方法。
如图2、3所示，一种可编程电源系统的均流方法，所述可编程电源系统包括n个相互并联的DC/DC模块，设置其中一DC/DC模块为主机，其余DC/DC模块为从机，各个DC/DC模块之间通过总线通讯，较佳的，所述总线为CAN总线，其均流方法包括如下步骤：
步骤一：主机向总线发送对时帧，所述对时帧包含主机发送对时帧时的PWM信号序列Pwm_IndexA’，并记录其发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；
步骤二：从机从总线接收对时帧，并记录其从总线查询到对时帧的时间差Delta_Tb’以及从机的PWM信号序列Pwm_IndexB’；
步骤三：主机向总线发送同步帧，所述同步帧包含主主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；
步骤四：从机从总线接收同步帧信息，获取主机发送对时帧时的时主机的PWM信号序列Pwm_IndexA’、主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；
步骤五：从机调整其PWM信号频率f’；
步骤六：判断主机PWM序列与第一至第n-1从机PWM序列的各个绝对时间差Delta_T’是否均小于设定值Delta_Tset’，其中Delta_T’=Delta_Pwm’*Ts_Pwm’-（Delta_Ta’+Delta_Tb’），Delta_Pwm’=Pwm_IndexB’-Pwm_IndexA’，Ts_Pwm’=1/f’，所述Delta_Tset≤5%Ts_Pwm’，若是则进入步骤七，否则返回步骤五；
步骤七：主机向总线发送开机指令，第一至第n-1从机从总线接收开机指令，各个DC/DC模块在PWM序列为X时，执行开机指令，输出波形；
步骤八：在当前均流周期内，各个DC/DC模块在PWM序列为Y时，通过向总线发送其输出电流值；
步骤九：在当前均流周期内，各个DC/DC模块分别从总线获取其他DC/DC模块的输出电流值，并计算输出电流平均值Iavg=(I0+I1+……+In-1)/n；I0为主机的DC/DC模块的输出电流值、I1……In-1为第一至第n-1从机DC/DC模块的输出电流值；
步骤十：在当前均流周期内，当各个DC/DC模块PWM序列为Z时，各个DC/DC模块的均流环电流参考值调整为Iavg；
其中X、Y、Z均为正整数，且X<Y<Z。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可编程多机并联电源系统同步方法，提供n个并联的电源模块，设置其中一电源模块为主机，其余电源模块为从机，各个电源模块之间通过总线通讯，n为不小于1的整数，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1：主机向总线发送对时帧，所述对时帧包含主机发送对时帧时的PWM信号序列Pwm_IndexA，并记录其发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；
步骤S2：从机从总线接收对时帧，并记录其从总线查询到对时帧时间差Delta_Tb以及从机的PWM信号序列Pwm_IndexB；
步骤S3：主机向总线发送同步帧，所述同步帧包含主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；
步骤S4：从机从总线接收同步帧信息，获取主机发送对时帧时的主机的PWM信号序列Pwm_IndexA、主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta；
步骤S5：从机调整其PWM信号频率f，使得Delta_T=Delta_PwmTs_Pwm-（Delta_Ta+Delta_Tb）≤Delta_Tset，其中Delta_Pwm=Pwm_IndexB-Pwm_IndexA，Ts_Pwm=1/f，所述Delta_T为主机PWM信号序列Pwm_IndexA与从机PWM信号序列Pwm_IndexB的绝对时间差，所述Delta_Tset≤5%Ts_Pwm。
2.根据权利要求1所述的一种可编程多机并联电源系统同步方法，其特征在于：所述总线为CAN总线。
3.根据权利要求1所述的一种可编程多机并联电源系统同步方法，其特征在于：所述电源模块为DC/DC变换装置或AC/DC整流装置或DC/AC逆变装置。
4.一种可编程电源系统的均流方法，提供一可编程电源系统，所述可编程电源系统包括n个相互并联的DC/DC模块，n为不小于1的整数，设置其中一DC/DC模块为主机，其余DC/DC模块为从机，各个DC/DC模块之间通过总线通讯，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：主机向总线发送对时帧，所述对时帧包含主机发送对时帧时的PWM信号序列Pwm_IndexA’，并记录其发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；
步骤二：从机从总线接收对时帧，并记录其从总线查询到对时帧的时间差Delta_Tb’以及从机的PWM信号序列Pwm_IndexB’；
步骤三：主机向总线发送同步帧，所述同步帧包含主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；
步骤四：从机从总线接收同步帧信息，获取主机发送对时帧时的主机的PWM信号序列Pwm_IndexA’、主机发送对时帧到达总线时间差Delta_Ta’；
步骤五：从机调整其PWM信号频率f’；
步骤六：判断主机PWM信号序列Pwm_IndexA’与第一至第n-1从机PWM信号序列Pwm_IndexB’的各个绝对时间差Delta_T’是否均小于设定值Delta_Tset’，其中Delta_T’=Delta_Pwm’Ts_Pwm’-（Delta_Ta’+Delta_Tb’），
Delta_Pwm’=Pwm_IndexB’-Pwm_IndexA’，Ts_Pwm’=1/f’，所述Delta_Tset≤5%Ts_Pwm’，若是则进入步骤七，否则返回步骤五；
步骤七：主机向总线发送开机指令，第一至第n-1从机从总线接收开机指令，各个DC/DC模块在PWM信号序列为X时，执行开机指令，输出波形；
步骤八：在当前均流周期内，各个DC/DC模块在PWM信号序列为Y时，通过向总线发送其输出电流值；
步骤九：在当前均流周期内，各个DC/DC模块分别从总线获取其他DC/DC模块的输出电流值，并计算输出电流平均值Iavg=(I0+I1+……+In-1)/n；I0为主机的DC/DC模块的输出电流值、I1……In-1为第一至第n-1从机DC/DC模块的输出电流值；
步骤十：在当前均流周期内，当各个DC/DC模块PWM信号序列为Z时，各个DC/DC模块的均流环电流参考值调整为Iavg；
其中X、Y、Z均为正整数，且X<Y<Z。
5.根据权利要求4所述的一种可编程电源系统的均流方法，其特征在于：所述总线为CAN总线。
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