CN107104580B - 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路 - Google Patents

一种并联系统均衡控制偏差量获取电路 Download PDF

Info

Publication number
CN107104580B
CN107104580B CN201710450757.4A CN201710450757A CN107104580B CN 107104580 B CN107104580 B CN 107104580B CN 201710450757 A CN201710450757 A CN 201710450757A CN 107104580 B CN107104580 B CN 107104580B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
pwm
signal
deviation amount
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710450757.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107104580A (zh
Inventor
彭志辉
李凯
周晨
潘晓铭
刘文文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wenzhou University
Original Assignee
Wenzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wenzhou University filed Critical Wenzhou University
Priority to CN201710450757.4A priority Critical patent/CN107104580B/zh
Publication of CN107104580A publication Critical patent/CN107104580A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107104580B publication Critical patent/CN107104580B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明提供一种并联系统均衡控制偏差量获取电路，包括：PWM调制模块、二极管D、电阻R、异或门，本发明无需通信总线即可实现并联系统最大值均衡控制的偏差量获取，具有结构简单，实用性好；本发明将偏差量Δyi(t)＝ymax(t)‑yi(t)转换为两路导通时间分别为
Figure DDA0001322376170000011
和
Figure DDA0001322376170000012
的PWM信号的导通时间差值
Figure DDA0001322376170000013
并通过捕获
Figure DDA0001322376170000014
计算出偏差量Δyi(t)。该方案避免了模拟信号受高频开关信号的干扰及模块采样端口到采样点之间的阻抗不同导致基准值偏差问题；能在电源模块出现故障导致没有输出时，对系统其他模块偏差量的获取不产生影响；采用通信总线方式实现均功率控制方案在电源模块出现故障时，系统需通过复杂的通信算法确定故障模块，确保系统正常工作。

Description

一种并联系统均衡控制偏差量获取电路
技术领域
本发明涉及一种并联系统均衡控制偏差量获取电路，用于获取系统均衡控制的偏差量，适用于采用最大值为基准的并联系统均衡控制领域，例如开关电源并联供电时最大值均流控制，LED并联运行时最大值均流控制等场合。
背景技术
在许多工业场合，为满足负载大范围变化、冗余性能和可靠性能等指标要求，往往需要对模块进行并联连接，形成并联系统，从而提高系统带负载能力和可靠性及冗余性的性能指标。这是基于并联系统为多模块并联输出结构，具备兼容性强、可N+m冗余备份、可靠性强、性价比高、设计难度较低、易于管理等一系列优势，成为解决系统设计的首选方案之一。但是，这样的并联系统都会存在一个非常普遍的问题——即输出量均衡控制的问题。
由于各个并联模块特性不可能完全一致，因而导致并联系统各个模块的输出负荷不平衡。极端情况下，长期处于超负荷的模块其寿命会大大降低，并容易引起故障，从而使得并联系统可靠性和寿命急剧降低,因而必须对并联系统输出进行均衡控制。而要实现输出量均衡控制，其均衡控制偏差量的获取是前提条件。
技术上，并联系统输出均衡控制技术主要有以并联系统所有模块输出量的平均值为基准的均衡控制方法(平均值均衡控制方案)和以并联系统所有模块输出量中最大值为基准的均衡控制方法(最大值均衡控制方案)。不论采用哪种均衡控制方案，其均衡控制偏差量获取实现方式上主要有：依靠通信总线获取均衡控制偏差量和无通信总线获取均衡控制偏差量。平均值均衡控制偏差量主要有两种获取方式：⑴系统中每个模块依靠通信总线获取其他模块的输出量，计算系统输出量的平均值和自身输出值与平均值的差值，从而获取均衡控制偏差量；⑵系统中每个模块采样并联系统输出量平均值电路上的电压和自身输出量，获得均衡控制偏差量。最大值均衡控制偏差量主要有两种获取方式：⑴系统中每个模块依靠通信总线获取其他模块的输出量，计算系统输出量的最大值和自身输出值与最大值的差值，从而获取均衡控制偏差量；⑵系统中每个模块采样并联系统输出量最大值电路上的电压和自身输出量，获得均衡控制偏差量。
采用通信总线获取均衡控制偏差量主要有以下不足：⑴需要通信模块和相关接口电路，增加系统硬件电路复杂性和成本；⑵需要设计专用的通信协议处理数据，增加系统软件开发难度和降低了系统的响应速度。采用专用模拟电路获取均衡控制偏差量主要有以下不足：⑴由于系统分布原因，模块采样端口到采样点之间的阻抗不同，从而得到的基准值存在偏差；⑵由于基准值是通过模拟电路获得的，因而其容易受到大功率、高频信号的干扰。为解决干扰问题，往往需要增加高阶低通滤波电路，这又会导致系统响应速度过慢的问题。
因而，现有的并联系统均衡控制偏差量的获取方法，要么电路结构复杂，要么需要通信总线组网和复杂的算法，要么两者皆有，其在硬件电路规模、软件程序复杂性等方面的缺陷均比较突出。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供了一种结构简单、实用性好、抗干扰能力强的并联系统均衡控制偏差量获取电路，可实现并联系统最大值均衡控制的偏差量获取。
本发明提供一种并联系统均衡控制偏差量获取电路，其包括：
PWM调制模块，将控制模块输出信号yi(t)调制为周期为T，导通时间为
Figure BDA0001322376150000031
的PWM信号
Figure BDA0001322376150000032
同步模块，与所述PWM调制模块的触发端连接，并输出同步信号Syn；
异或门，两个输入端，一个输入端直接与PWM调制模块连接，另一个输入端获取导通时间为
Figure BDA0001322376150000033
的PWM信号PWMmax，且在两个输入端之间并联二极管D，所述异或门输出周期为T，导通时间为
Figure BDA0001322376150000034
的PWM信号
Figure BDA0001322376150000035
到控制模块。
所述同步模块的信号源是由外部同步时钟提供或通过控制模块内部集成的同步触发单元产生。
所述控制模块包括控制单元、从控制模块的输出端获取输出信号yi(t)的采样电路、接收采样电路采集的输出信号yi(t)并转换为PWM的PWM模块、用于捕获异或门输出的PWM信号
Figure BDA0001322376150000036
的捕获模块以及输出驱动模块。
所述异或门获取导通时间为
Figure BDA0001322376150000037
的PWM信号PWMmax的输入端下拉电阻R接地。
本发明具有以下优势：
本发明无需通信总线即可实现并联系统最大值均衡控制的偏差量获取，具有结构简单，实用性好；
本发明将偏差量Δyi(t)＝ymax(t)-yi(t)转换为两路导通时间分别为
Figure BDA0001322376150000038
和
Figure BDA0001322376150000039
的PWM信号的导通时间差值
Figure BDA00013223761500000310
并通过捕获
Figure BDA00013223761500000311
计算出偏差量Δyi(t)。该方案避免了模拟信号受高频开关信号的干扰及模块采样端口到采样点之间的阻抗不同导致基准值偏差问题；
本发明提出的偏差量获取电路能在电源模块出现故障导致没有输出时，对系统其他模块偏差量的获取不产生影响；采用通信总线方式实现均功率控制方案在电源模块出现故障时，系统需通过复杂的通信算法确定故障模块，确保系统正常工作；
本发明对模块控制芯片要求较低，可以使用单片机等低成本控制芯片作为主控芯片，降低了设计难度；
本发明提供的并联系统均衡控制偏差量获取电路具有结构简单、成本低、可靠性高，实用性强等特点，系统并联控制提供了一种新的方案。
附图说明
图1a为并联系统偏差量获取电路图(外部同步信号)。
图1b为并联系统偏差量获取电路图(内部同步信号)。
图2为输出信号的PWM调制原理图。
图3为最大导通时间PWM信号获取电路图。
图4为PWM导通时间差原理。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图1a和图1b所示，本发明提供一种并联系统均衡控制偏差量获取电路，该并联系统均衡控制偏差量获取电路与控制模块连接，且其数量与所述控制模块的数量相一致，且并联设置，采用统一个同步信号以及同一个基准信号。
并联系统均衡控制偏差量获取电路包括：
PWM调制模块，将控制模块输出信号yi(t)调制为周期为T，导通时间为
Figure BDA0001322376150000041
的PWM信号
Figure BDA0001322376150000042
同步模块，与所述PWM调制模块的触发端连接，并输出同步信号Syn，同步信号Syn触发PWM调制工作，即Syn的上升沿(或下降沿)触发一次PWM调制工作；
异或门，两个输入端，一个输入端直接与PWM调制模块连接，另一个输入端获取导通时间为
Figure BDA0001322376150000051
的PWM信号PWMmax，且在两个输入端之间并联二极管D，所述异或门输出周期为T，导通时间为
Figure BDA0001322376150000052
的PWM信号
Figure BDA0001322376150000053
到控制模块，其中：
Figure BDA0001322376150000054
Figure BDA0001322376150000055
所述异或门获取导通时间为
Figure BDA0001322376150000056
的PWM信号PWMmax的输入端接接线端子J1，并用于接收/输出最大PWMmax；接线端子J2则与同步模块连接，用于接收同步信号Syn；
所述同步模块的信号源是由外部同步时钟提供或通过控制模块内部集成的同步触发单元产生。采用外部同步时钟的优势在于系统结构简单，但缺点是可靠性差；而采用模块内部集成的同步触发单元的优势在于系统可靠性高，而缺点在于每个模块都必须集成一个同步触发单元单路，系统复杂。
所述控制模块包括控制单元、从控制模块的输出端获取输出信号yi(t)的采样电路、接收采样电路采集的输出信号yi(t)并转换为PWM的PWM模块、用于捕获异或门输出的PWM信号
Figure BDA0001322376150000057
的捕获模块以及输出驱动模块。
所述异或门获取导通时间为
Figure BDA0001322376150000058
的PWM信号PWMmax的输入端下拉电阻R接地。
图2为输出信号的PWM调制原理图，其将yi(t)信号调制为周期为T，导通时间为
Figure BDA0001322376150000059
的PWM信号
Figure BDA00013223761500000510
由PWM调制原理、几何相似三角形知识可得：
Figure BDA0001322376150000061
其中：yi(t)为输出信号；ynorm为模块输出的参考值，其值不小于控制模块输出的理论最大值；T为PWM信号的周期；
Figure BDA0001322376150000062
为导通时间；
图3为最大导通时间PWM信号获取电路图，当
Figure BDA0001322376150000063
具有相同的周期T并且同步，则
Figure BDA0001322376150000064
上升沿出现在同一时刻。由《电工电子学》知识可知，图3所示电路用于获得导通时间最长的PWM信号，令其为PWMmax，其导通时间
Figure BDA0001322376150000065
满足：
Figure BDA0001322376150000066
联立(1)，(2)可得：
Figure BDA0001322376150000067
其中：
Figure BDA0001322376150000068
为并联系统模块输出值的最大值；
图4为PWM导通时间差原理图，由逻辑代数可知，两个数字信号异或运算法则是：两个信号相同输出为0，不同输出为1。从图中可以看出对同步的信号
Figure BDA0001322376150000069
和PWMmax进行异或运算，即可获得导通时间为
Figure BDA00013223761500000610
的PWM信号
Figure BDA00013223761500000611
图4中异或门的输出信号
Figure BDA00013223761500000612
逻辑关系上满足：
Figure BDA00013223761500000613
Figure BDA00013223761500000614
的导通时间
Figure BDA00013223761500000615
满足：
Figure BDA00013223761500000616
联立方程(1)、(2)、(3)、(4)、(5)可得：
Figure BDA00013223761500000617
令输出量的偏差量为Δyi(t)＝ymax(t)-yi(t)，系数
Figure BDA0001322376150000071
则：
Figure BDA0001322376150000072
由公式(7)可知，Δyi(t)与
Figure BDA0001322376150000073
为线性关系，因而可以通过捕获
Figure BDA0001322376150000074
的导通时间
Figure BDA0001322376150000075
的值计算并联系统均衡控制的偏差量。
基于以上原理，本发明所述一种并联系统均衡控制偏差量获取电路的工作原理和过程为：
(1)以时间Ts为间隔对第i个模块的输出yi(t)进行调制，得到周期为T，导通时间为
Figure BDA0001322376150000076
的PWM信号
Figure BDA0001322376150000077
(2)在同步信号Syn的上升沿(或下降沿)时刻，使能输出
Figure BDA0001322376150000078
信号；
(3)在输出
Figure BDA0001322376150000079
信号的同时，启动捕获单元，使能捕获中断；
(4)进入捕获中断，获取
Figure BDA00013223761500000710
的导通时间
Figure BDA00013223761500000711
(5)依据公式
Figure BDA00013223761500000712
计算出并联系统第i个模块均衡控制的偏差量。
实施例不应视为对本发明的限制，任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种并联系统均衡控制偏差量获取电路，其特征在于：其包括：
PWM调制模块，将控制模块输出信号yi(t)调制为周期为T，导通时间为
Figure FDA0004123080690000011
的PWM信号
Figure FDA0004123080690000012
同步模块，与所述PWM调制模块的触发端连接，并输出同步信号Syn；
异或门，两个输入端，一个输入端直接与PWM调制模块连接，另一个输入端获取导通时间为
Figure FDA0004123080690000013
的PWM信号PWMmax，且在两个输入端之间并联二极管D，所述异或门输出周期为T，导通时间为
Figure FDA0004123080690000014
的PWM信号
Figure FDA0004123080690000015
到控制模块，
依据公式
Figure FDA0004123080690000016
计算出并联系统第i个模块均衡控制的偏差量，其中k为系数。
2.根据权利要求1所述的一种并联系统均衡控制偏差量获取电路，其特征在于，所述同步模块的信号源是由外部同步时钟提供或通过控制模块内部集成的同步触发单元产生。
3.根据权利要求1或2所述的一种并联系统均衡控制偏差量获取电路，其特征在于，所述控制模块包括控制单元、从控制模块的输出端获取输出信号yi(t)的采样电路、接收采样电路采集的输出信号yi(t)并转换为PWM的PWM模块、用于捕获异或门输出的PWM信号
Figure FDA0004123080690000017
的捕获模块以及输出驱动模块。
CN201710450757.4A 2017-06-15 2017-06-15 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路 Active CN107104580B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710450757.4A CN107104580B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710450757.4A CN107104580B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107104580A CN107104580A (zh) 2017-08-29
CN107104580B true CN107104580B (zh) 2023-05-02

Family

ID=59660886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710450757.4A Active CN107104580B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107104580B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107104580B (zh) * 2017-06-15 2023-05-02 温州大学 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路
CN110545099B (zh) * 2019-08-02 2023-06-16 上海空间电源研究所 一种航天高可靠性同步信号控制电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002142359A (ja) * 2000-11-02 2002-05-17 Furukawa Battery Co Ltd:The 直流電源システム
CN102684464A (zh) * 2011-03-15 2012-09-19 雅达电子国际有限公司 谐振变换器装置及用于谐振变换器装置的方法
CN105406704A (zh) * 2014-09-08 2016-03-16 英飞凌科技奥地利有限公司 多单元功率变换方法和多单元功率变换器
CN105870997A (zh) * 2016-03-30 2016-08-17 北方工业大学 串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法
CN107104580A (zh) * 2017-06-15 2017-08-29 温州大学 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002142359A (ja) * 2000-11-02 2002-05-17 Furukawa Battery Co Ltd:The 直流電源システム
CN102684464A (zh) * 2011-03-15 2012-09-19 雅达电子国际有限公司 谐振变换器装置及用于谐振变换器装置的方法
CN105406704A (zh) * 2014-09-08 2016-03-16 英飞凌科技奥地利有限公司 多单元功率变换方法和多单元功率变换器
CN105870997A (zh) * 2016-03-30 2016-08-17 北方工业大学 串联蓄电池组均衡电流的定量控制方法
CN107104580A (zh) * 2017-06-15 2017-08-29 温州大学 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. Chen等.Nonlinear simulation on parallel drive system of double Switched Reluctance Machines.《2012 IEEE International Symposium on Industrial Electronics》.2012,全文. *
赵异波等.开关电源的计算机均流控制研究.电工技术.2002,(第11期),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107104580A (zh) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107870584B (zh) 一种业务板输入电源工作状态检测方法及机框式设备
CN107104580B (zh) 一种并联系统均衡控制偏差量获取电路
CN104022778A (zh) 一种模拟锁相环电路及其信号处理方法
CN107147318B (zh) 一种并联供电系统输出功率均衡控制系统
US9363627B1 (en) Rack server system
CN102377326B (zh) 基于igbt桥式开关拓扑的驱动电路及其保护模块
US20220285948A1 (en) Photovoltaic system, optimizer, and method for adjusting working state of optimizer
CN101420113A (zh) 带有计数、计时功能的三相电源保护器
CN107222090B (zh) 一种捕获导通时间的并联供电输出功率均衡控制系统
CN114814731A (zh) 数据接口装置、及所适用的数据采集设备、传感器系统
CN107425828B (zh) 一种同步控制信号发生电路
CN101752901B (zh) 一种异地数据采样同步的方法、系统、装置及设备
CN203786498U (zh) 一种可诊断的多类型信号采集模块
CN110855581B (zh) 适用于vpx架构的40g和srio复用的国产交换刀片装置
CN105391320A (zh) 多相电源电路
CN107302300B (zh) 一种基于pwm滤波的并联系统均衡控制偏差量获取电路
CN210270872U (zh) 一种便携式串口检测仪
CN103780279A (zh) 室内能效管理终端通讯模块
CN104660037A (zh) 一种高精度数据采集系统低纹波电源
CN109245159B (zh) 一种适用于微电网多逆变器并联系统
CN209389713U (zh) 一种可配置的纹波信号干扰抑制电路
CN203278387U (zh) 带有相位及频率检测装置的自动转换开关
CN103729008A (zh) 宽电流范围交流恒流源补偿型控制策略
CN102521958B (zh) B类lxi多功能数据采集仪
CN103197197B (zh) 用于开路检测的极低功耗数字化电路结构及其检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant