CN106961223A - 一种开关整流器的均流控制方法及装置 - Google Patents

一种开关整流器的均流控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种开关整流器的均流控制方法及装置，该方法包括：根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值，根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值，将第一输出值与第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号，这里的脉冲调制信号用于调整从机的开关管的开关频率和/或开关时间，这样实现了通过脉冲调制信号调整母排上的输出电压的稳定性，降低了母排电压波动。

Description

一种开关整流器的均流控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电源变换技术领域，尤其涉及一种开关整流器的均流控制方法及装置。
背景技术
通信电源是为通信基站或者通信机房等通讯设备提供能量的设备，而开关整流器是通信电源的核心组成部分。随着对通信电源系统的可靠性、功率容量和性能等指标越来越高的要求，传统的集中式供电方式已经不能满足这些实际的应用。多个电源模块并联，平均分担负载功率以降低各个模块中主功率器件的电流应力，有利于功率器件的选择，同时，多模块并联能增加系统的容量和提高系统的可靠性。另外，多个模块并联，可以灵活构成各种功率等级电源系统，以模块化取代系列化，提高电源模块的标准化程度，从而缩短开发研制和生产周期。并联系统各模块之间的均流极其重要，如果均流不稳，会导致并联系统的输出母排电压不稳，同时会缩短承载较多电流的模块寿命。
在现有的均流技术中，较常用的模拟均流技术需要并联系统上额外的均流电路，这些电路比较容易受到环境的影响，并且设计好的模拟控制系统移植性很差。均流技术正在向数字均流技术发展，数字均流技术只需要一条均流母线和通信总线，不需要其他额外的电路。一旦某个模块发生故障，该模块就自动退出并联系统，其他模块仍然工作，提高并联系统的可靠性。数字控制的均流具有更高的灵活性和可升级性等优点。但是现有的数字均流技术，一般都只有简单的均流外环用来补偿输出电压，并联系统上母排电压波动较大。
发明内容
本发明提供一种开关整流器的均流控制方法及装置，用以解决现有技术中数字均流技术只有简单的均流外环用来补偿输出电压，并联系统上母排电压波动较大的问题。
具体技术方案如下：
一种开关整流器的均流控制方法，包括：
根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值；
根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值；
将所述第一输出值与所述第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号，其中，所述脉冲调制信号用于调整开关管的开关频率和/或开关时间。
可选的，在所述方法应用到整流器并联系统的主机中时，在根据所述输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值之前，还包括：
通过输出电流采样单元对输出电流进行采样，得到输出电流采样值；
对输出电流采样值进行滤波处理，将滤波处理得到的电流作为所述主机电流。
可选的，在所述方法应用到整流器并联系统的从机中时，在根据所述输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值之前，还包括：
接收主机下发的主机电流，并根据所述主机电流确定从机电压环的电压输入参考值。
可选的，根据所述主机电流确定从机电压环的输入参考值，包括：
将输出电流采样单元采样到的输出电流值与所述主机电流之间的误差值作为均流外环输入；
对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到均流外环的输出值；
将所述输出值叠加到监控下发的给定电压值上，得从机电压环的所述电压输入参考值。
可选的，根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值，包括：
确定所述电压输入参考值与输出电压采样单元采集到的输出电压值的误差值；
对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述电压环输出的表征了一个频率的所述第一输出值。
可选的，根据所述主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值，包括：
确定所述主机电流与输出电流采样单元采集到的输出电流瞬时值的误差值；
对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述均流内环输出的表征一个频率的所述第二输出值。
一种开关整流器的均流控制装置，包括：
电压环处理模块，用于根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值；
电流内环处理模块，用于根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值；
控制模块，用于将所述第一输出值与所述第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号，其中，所述脉冲调制信号用于调整开关管的开关频率和/或开关时间。
可选的，在所述装置应用到主机中时，所述装置还包括：
主机电流外环处理模块，用于通过输出电流采样单元对输出电流进行采样，得到输出电流采样值；对输出电流采样值进行滤波处理，将滤波处理得到的电流作为所述主机电流。
可选的，在所述装置应用到从机中时，所述装置还包括：
从机电流外环处理模块，用于接收主机下发的主机电流，并根据所述主机电流确定从机电压环的电压输入参考值。
可选的，所述从机电流外环处理模块，具体用于将输出电流采样单元采样到的输出电流值与所述主机电流之间的误差值作为均流外环输入；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到均流外环的输出值；将所述输出值叠加到监控下发的给定电压值上，得从机电压环的所述电压输入参考值。
可选的，所述电压环处理模块，具体用于确定所述电压输入参考值与输出电压采样单元采集到的输出电压值的误差值；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述电压环输出的表征了一个频率的所述第一输出值。
可选的，所述电流内环处理模块，具体用于确定所述主机电流与输出电流采样单元采集到的输出电流瞬时值的误差值；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述均流内环输出的表征一个频率的所述第二输出值。
本发明实施例提供了一种开关整流器的均流控制方法，该方法包括：根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值，根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值，将第一输出值与第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号，这里的脉冲调制信号用于调整从机的开关管的开关频率和/或开关时间，这样实现了通过脉冲调制信号调整母排上的输出电压的稳定性，降低了母排电压波动。
附图说明
图1为本发明实施例中一种开关整流器的均流控制方法的流程图；
图2为本发明实施例中数字控制的整流器的控制框图；
图3为本发明实施例中主机均流外环的流程图；
图4为本发明实施例中的主机均流内环的执行图；
图5为本发明实施例中的从机的均流外环的流程图；
图6为本发明实施例中的从机的均流外环的执行图；
图7为本发明实施例中主机与从机的执行流程图；
图8为本发明实施例中一种开关整流器的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种开关整流器的均流控制方法，该方法包括：根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值，根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值，将第一输出值与第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号，这里的脉冲调制信号用于调整从机的开关管的开关频率和/或开关时间，这样实现了通过脉冲调制信号调整母排上的输出电压的稳定性，降低了母排电压波动。
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的说明，而不是限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征可以相互组合。
如图1所示为本发明实施例中一种开光整流器的均流控制方法的流程图，该方法包括：
S101，根据电压输出参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值；
S102，根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值；
S103，将第一输出值与第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号；
在本发明实施例所提供的方法中，该通过均流外环以及电压环的输出值生成脉冲调制信号，并根据脉冲调制信号对母排上的电压进行输出调节，这样可以降低母排电压的波动，从而保证母排电压的稳定性。
具体来讲，如图2所示为数字控制的整流器的DC-DC部分的控制框图，至少包括了一个均流环以及电压环，均流环负责均衡主机电流以及本机电流，电压环负责稳定单个模块的输出电压，均流方式采用主从均流方式，即并联系统上的一个电源模块作为主机，其他电源模块作为从机，主机通过预定规则得到。
在下面的实施例中分别对主机的应用场景和从机的应用场景进行说明。
在主机中时：
首先主机将进行均流外环，主机的均流外环如图3所示，具体流程：
S301，输出电流采样；
主机的输出电流采样单元对输出电流进行采样，得到输出电流采样值；
S302，根据输出电流采样值，得到主机电流；
在得到输出电流采样值时，对输出电流采样值进行滤波处理，将滤波处理得到的电流作为主机电流；
S303，将主机电流通过通讯总线发送至从机。
在上述主机均流外环中，主机不仅可以得到主机电流，并且还将主机电流发送至对应从机。
在得到主机电流之后，主机将进入到均流内环，均流内环的实现流程如图4所示，在图4中，主机将主机均流外环计算出的主机电流与主机输出电流采样单元采样得到的输出电流瞬时值的误差信号作为均流内环输入，经过均流内环环路补偿函数，在经过限幅模块后得到均流内环的第二输出值；
主机电压环使用监控下发的电压输入参考值与主机输出电压采样单元采样得到的输出电压值的误差信号作为电压环输入，经过电压环环路补偿函数，经过限幅模块得到电压环输出；
这里的补偿函数可以但不限于是P调节器或者是PI调节器，通过P调节器或者是PI调节器对输入值进行补偿处理。
这里的限幅模块是对经过补偿处理的输出进行限幅处理，这样可以保证输出值的幅度在设定范围内。
在得到电压环的第一输出值以及电流环的第二输出值时，将第一输出值与第二输出值进行叠加，基于叠加结果生成脉冲调制信号，这里的第一输出值为一个频率，第二输出值也是一个频率，将第一输出值与第二输出值进行叠加就是将一个频率与另一频率进行直接叠加，从而就得到一个最终频率，根据得到的频率就可以生成脉冲调制信号，基于脉冲调制信号可以调整主机开关管的开关频率和/或开关时间，从而降低母排上的输出电压的波动，保证母排输出电压的稳定性。
在上述的实施例中，主机对母排电压的控制采用了均流内环以及均流外环，避免了只采用均流外环所导致的母排输出电压的稳定性较大的问题，从而有效的保证了母排输出电压的稳定性。
在从机中时：
首先从机将进行均流外环，从机的均流外环如图5所示，具体流程：
S501，接收主机下发的主机电流；
在主机通过通讯总线向从机下发主机电流之后，从机将通过通讯总线接收主机下发的主机电流。
S502，根据主机电流，确定从机电压环的电压输入参考值；
在本发明实施例中，电压环的电压输入参考值的得到可以是如图6所示的过程，在接收到主机电流之后，将主机电流作为从机均流外环给定，从机的电流采样单元得到输出电流值；
将采集到的输出电流值与从机电流之间的误差信号作为均流外环的均流外环输入，对误差值进行补偿以及限幅处理，得到均流外环的输出值，这里的补偿以及限幅处理与上述实施例中的处理方式相同，此处就不在赘述。
在得到均流外环的输出值之后，将均流外环的输出值叠加到监控下发的给定电压值上，得到从机电压环的输入参考值，这里监控下发的给定电压值为预先设定的一个值。
S503，根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值；
S504，根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值；
S505，将第一输出值与第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号。
从机在得到电压输入参考值之后，从机将进行均流内环处理过程，从机的均流内环和主机的均流内环处理过程相同，具体如图3所示，从机的输出电压采样单元采集输出电压值，然后从机将确定电压输入参考值与输出电压采样单元采集到的输出电压值的误差值；对误差值进行补偿以及限幅处理，得到电压环输出的表征了一个频率的第一输出值；
在得到电压环输出的第一输出值时，从机还将确定主机电流与输出电流采样单元采集到的输出电流瞬时值的误差值，对误差值进行补偿以及限幅处理，得到均流内环输出的表征一个频率的第二输出值；
将第一输出值与第二输出值进行叠加，并根据叠加结果生成调制脉冲信号，这里的调制脉冲信号用于调整从机开关管的开关频率和/或开关时间。通过开关时间和/或开关频率来调整从机输出电压的波动幅度，保证从机输出电压的稳定性，进而提升整个母排输出电压的稳定性。
在上述实施例中分别从主机和从机对均流外环和均流内环进行详细的说明，相比于原来只使用均流外环来补偿输出电压的情况，本发明实施例中的通过均流外环以及均流内环来对输出电压进行补偿，这样进一步的提升了母排输出电压的稳定性。
下面通过主机和从机结合来对本发明技术方案做进一步的说明。
如图1所示为包含了均流环和电压环的变换器的结构示意图，在图1中，均流环与监控下发的给定电压进行叠加，然后叠加的结果与输出电压采样单元采集到的输出电压进行叠加，再将叠加结果进行电压环补偿，最后生成脉冲调制信号。该脉冲调制信号被发送至功率管驱动单元，该功率管驱动单元通过脉冲调制信号来控制开关管的开关频率和/开关时间，从而保证母排输出电压的稳定性。
具体的实现流程如图7所示，具体流程如下：
S701，输出电流采样以及输出电压采样；
每个电源模块通过输出电流采样模块采样输出电流，通过输出电压采样模块采样输出电压。
S702，确定主机；
根据输出电流采样以及输出电压采样以及预设规则，确定出从机以及主机；若确定为主机，则执行S703；若确定为从机，则执行S708；
S703，主机均流外环处理，下发主机电流；
这里的处理过程为主机的均流外环处理过程，在上述的实施例中已经相信的说明，此处就不再赘述。
S704，主机均流内环处理；
主机均流内环的处理过程已经在上述的实施例中进行了详细的说明，此处的均流内环的处理之后，也就是主机电流与采集的输出电流之间的误差值，并输出第二输出值；
S705，监控下发电压环参考值；
这里的处理过程在主机的电压环处理过程中已经详细的说明，此处就不在赘述。
S706，电压环补偿网络进行处理；
在S705中得到的输出结果进入到电压环补偿网络进行处理，从而得到电压环的第一输出值。
S707，生成脉冲调制信号；
主机将基于第一输出值以及第二输出值生成脉冲调制信号，该脉冲调制信号用于控制开关管的开关频率以及开关时间，从稳定输出电压的波动。
S708，从机根据主机电流，执行均流外环处理；
从机会接收主机产生出的主机电流，并根据主机电流进行均流外环处理，从机的均流外环处理过程在上述实施例中已经详细的说明，此处就不再赘述，另外，从机会生成一个输入电压输入参考值，这个输入电压参考值将主机的电压环使用；
S709，从机进行均流内环处理；
从机的均流内环处理过程在上述实施例中已经详细的说明，此处就不再赘述。
S710，生成脉冲调制信号；
从机也将根据电压环输出的第一输出值与均流内环输出的第二输出值进行叠加，从而生成脉冲调制信号，该脉冲调制信号用于控制从机的开关管的开关频率和/或开关时间。
在本发明实施例中，对主机和从机对均流外环和均流内环进行详细的说明，相比于原来只使用均流外环来补偿输出电压的情况，本发明实施例中的通过均流外环以及均流内环来对输出电压进行补偿，这样进一步的提升了母排输出电压的稳定性。
对应本发明实施例中的一种开关整流器的均流控制方法，本发明实施例中还提供了一种开关整流器的均流控制装置，如图8所示为本发明实施例中的一种开关整流器的均流控制装置的结构示意图，该装置包括：
电压环处理模块801，用于根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值；
电流内环处理模块802，用于根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值；
控制模块803，用于将所述第一输出值与所述第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号，其中，所述脉冲调制信号用于调整开关管的开关频率和/或开关时间。
进一步，在本发明实施例中，在该装置应用到主机中时，该装置还包括：
主机电流外环处理模块，用于通过输出电流采样单元对输出电流进行采样，得到输出电流采样值；对输出电流采样值进行滤波处理，将滤波处理得到的电流作为所述主机电流。
进一步，在本发明实施例中，该装置应用到从机中时，该装置还包括：
从机电流外环处理模块，用于接收主机下发的主机电流，并根据所述主机电流确定从机电压环的电压输入参考值。
进一步，在本发明实施例中，该装置应用到从机中时，所述从机电流外环处理模块，具体用于将输出电流采样单元采样到的输出电流值与所述主机电流之间的误差值作为均流外环输入；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到均流外环的输出值；将所述输出值叠加到监控下发的给定电压值上，得从机电压环的所述电压输入参考值。
进一步，在本发明实施例中，该装置应用到从机中时，所述电压环处理模块，具体用于确定所述电压输入参考值与输出电压采样单元采集到的输出电压值的误差值；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述电压环输出的表征了一个频率的所述第一输出值。
进一步，在本发明实施例中，该装置应用到从机中时，所述电流内环处理模块，具体用于确定所述主机电流与输出电流采样单元采集到的输出电流瞬时值的误差值；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述均流内环输出的表征一个频率的所述第二输出值。
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。

Claims (12)

1.一种开关整流器的均流控制方法，其特征在于，包括：
根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值；
根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值；
将所述第一输出值与所述第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号，其中，所述脉冲调制信号用于调整开关管的开关频率和/或开关时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述方法应用到整流器并联系统的主机中时，在根据所述输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值之前，还包括：
通过输出电流采样单元对输出电流进行采样，得到输出电流采样值；
对输出电流采样值进行滤波处理，将滤波处理得到的电流作为所述主机电流。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述方法应用到整流器并联系统的从机中时，在根据所述输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值之前，还包括：
接收主机下发的主机电流，并根据所述主机电流确定从机电压环的电压输入参考值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述主机电流确定从机电压环的输入参考值，包括：
将输出电流采样单元采样到的输出电流值与所述主机电流之间的误差值作为均流外环输入；
对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到均流外环的输出值；
将所述输出值叠加到监控下发的给定电压值上，得从机电压环的所述电压输入参考值。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值，包括：
确定所述电压输入参考值与输出电压采样单元采集到的输出电压值的误差值；
对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述电压环输出的表征了一个频率的所述第一输出值。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值，包括：
确定所述主机电流与输出电流采样单元采集到的输出电流瞬时值的误差值；
对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述均流内环输出的表征一个频率的所述第二输出值。
7.一种开关整流器的均流控制装置，其特征在于，包括：
电压环处理模块，用于根据电压输入参考值以及采集到的输出电压值，得到电压环的第一输出值；
电流内环处理模块，用于根据主机电流以及采集到的输出电流瞬时值，获取均流内环的第二输出值；
控制模块，用于将所述第一输出值与所述第二输出值进行叠加，生成脉冲调制信号，其中，所述脉冲调制信号用于调整开关管的开关频率和/或开关时间。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述装置应用到主机中时，所述装置还包括：
主机电流外环处理模块，用于通过输出电流采样单元对输出电流进行采样，得到输出电流采样值；对输出电流采样值进行滤波处理，将滤波处理得到的电流作为所述主机电流。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述装置应用到从机中时，所述装置还包括：
从机电流外环处理模块，用于接收主机下发的主机电流，并根据所述主机电流确定从机电压环的电压输入参考值。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述从机电流外环处理模块，具体用于将输出电流采样单元采样到的输出电流值与所述主机电流之间的误差值作为均流外环输入；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到均流外环的输出值；将所述输出值叠加到监控下发的给定电压值上，得从机电压环的所述电压输入参考值。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电压环处理模块，具体用于确定所述电压输入参考值与输出电压采样单元采集到的输出电压值的误差值；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述电压环输出的表征了一个频率的所述第一输出值。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电流内环处理模块，具体用于确定所述主机电流与输出电流采样单元采集到的输出电流瞬时值的误差值；对所述误差值进行补偿以及限幅处理，得到所述均流内环输出的表征一个频率的所述第二输出值。
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