CN107612309B - 一种串联均压控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种串联均压控制方法及装置，涉及电源技术领域。该方法及装置首先依据电路参数信息及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量，再基于所述电流调节器的输出量及多个第二电源模块传输的第二均压给定量确定第三均压给定量，接着基于第三均压给定量及第一输出电压采样值调节第一电源模块的输出电压，从而实现了多个电源模块的均压控制，由于各个电源模块之间不存在主从关系，因而当任意一个电源模块退出或加入串联时，都能够重新并且迅速地确定新的第一均压给定量，从而充分弱化电源模块投入或切出时系统输出的波动，较短时间内达到新的稳态，提高了系统的稳定性以及充分的冗余性。

Description

一种串联均压控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体而言，涉及一种串联均压控制方法及装置。

背景技术

大功率高频开关电源，由于受制于IGBT功率管以及高频变压器等器件，同时要小型化，开关频率需要较高，单个模块电源功率一般不会太大。在一些场合中，需要提供比较高的直流电压，考虑每个模块的通用性，在模块设计时都已经确定了模块的输出电压等级以及功率等，这种场合就需要多个模块串联提高输出功率，同时也达到系统的输出电压，而模块串联需要考虑每个模块输出电压相等，这样才能保证模块输出功率均衡。

现有技术中，串联输出控制有多种方式，有使用主从模式的，单独用一台主机同时控制多个从机模块，一旦主机出问题，整个系统将处于故障待机状态；也有通过模拟电路进行互联控制的，但模拟电路线路复杂，连线多，且容易受到干扰等，系统复杂且不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串联均压控制方法及装置，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种串联均压控制方法，应用于第一电源模块，所述第一电源模块与多个第二电源模块串联，所述第一电源模块与多个所述第二电源模块通信连接，所述串联均压控制方法包括：

采集所述第一电源模块的电路参数采样值，所述电路参数采样值包括第一输出电压采样值；

依据所述电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量；

接收多个所述第二电源模块传输的第二均压给定量；

基于所述调节器的输出量、多个所述第二均压给定量以及预设定的计算规则确定第三均压给定量；

将所述调节器的输出量更新为所述第三均压给定量；

依据所述第三均压给定量及所述第一输出电压采样值调整所述第一电源模块的输出电压。

第二方面，本发明实施例还提供了一种串联均压控制装置，应用于第一电源模块，所述第一电源模块与多个第二电源模块串联，所述第一电源模块与多个所述第二电源模块通信连接，所述串联均压控制装置包括：

电路参数采集单元，用于采集所述第一电源模块的电路参数采样值，所述电路参数采样值包括第一输出电压采样值；

计算单元，用于依据所述电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量；

接收单元，用于接收多个所述第二电源模块传输的第二均压给定量；

第三均压给定量确定单元，用于基于所述调节器的输出量、多个所述第二均压给定量以及预设定的计算规则确定第三均压给定量；

更新单元，用于将所述调节器的输出量更新为所述第三均压给定量；

调节单元，用于依据所述第三均压给定量及所述第一输出电压采样值调整所述第一电源模块的输出电压。

本发明实施例提供的串联均压控制方法及装置，首先依据电路参数信息及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量，再基于所述电流调节器的输出量及多个第二电源模块传输的第二均压给定量确定第三均压给定量，接着基于第三均压给定量及第一输出电压采样值调整第一电源模块的输出电压，从而实现了多个电源模块的均压控制，由于各个电源模块之间不存在主从关系，因而当任意一个电源模块出现问题并退出串联时，都能够重新并且迅速地确定新的第一均压给定量，从而保证了输出的稳定性以及充分的冗余性；同时通过电源模块内部处理算法，能够充分弱化电源模块投入或切出时系统输出的波动，较短时间内达到新的稳态，避免输出突变过大或停机对用户负载的影响，避免给用户带来损失。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的串联电源系统的电路结构框图。

图2示出了本发明第一实施例提供的串联均压控制方法的流程图。

图3示出了本发明第二实施例提供的串联均压控制方法的流程图。

图4示出了本发明第三实施例提供的串联均压控制装置的功能模块图。

图标：100-串联电源系统；110-电源模块；120-现场总线；200-串联均压控制装置；210-电路参数采集单元；220-计算单元；230-接收单元；240-第三均压给定量确定单元；250-更新单元；260-调节单元；270-传输单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，为本发明实施例提供的串联电源系统100的电路结构框图。该串联电源系统100用于为负载提供工作电压。具体地，串联电源系统100包括多个电源模块110以及现场总线120，多个电源模块110依次串联，并通过现场总线120通信连接。

具体地，每个电源模块110均包括电压调节器、MUX选择器、电流调节器以及脉宽调制(PWM)模块。电流调节器、MUX选择器、电压调节器以及脉宽调制模块依次电连接，MUX选择器还与现场总线120连接。

现场总线120用于实现多个电源模块110之间的信息交换。在一种优选的实施例中，该现场总线120为CAN总线，CAN总线具有传输效率快、稳定等优点；需要说明的是，在其他实施例中，现场总线120也可以为其他类型的总线，如IIC等。

第一实施例

本发明实施例提供了一种串联均压控制方法，应用于第一电源模块，用于控制串联电源系统100的输出电压。需要说明的是，在本发明实施例中，将多个电源模块110中的任意一个电源模块110作为第一电源模块，则其余所有的电源模块110均为第二电源模块。

请参阅图2，为本发明实施例提供的串联均压控制方法的流程图。该串联均压控制方法包括：

步骤S201：采集第一电源模块的电路参数采样值。

该电路参数采样值包括但不仅限于第一电源模块的输出电流采样值以及第一输出电压采样值等等。

步骤S202：依据电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量。

需要说明的是，为保证每个电源模块110具有相同的输出特性，第一电源模块的预设定的电路参数参考值与多个第二电源模块的的预设定的电路参数参考值是一致的。

同时，该预设定的电路参数参考值可随用户的具体需求而做出不同的改变。例如当用户需求串联电源系统100输出恒定电压时，该电路参数参考值即为电压参考值；当用户需求串联电源系统100输出恒定电流时，该电路参数参考值即为电流参考值；当用户需求串联电源系统100输出恒定功率时，该电路参数参考值即为功率参考值。

步骤S203：接收多个第二电源模块传输的第二均压给定量。

可以理解地，每个第二电源模块均可以依据自身的电路参数采样值以及预设定的电路参数参考值计算自身的均压给定量，即为第二均压给定量。同时，每个第二电源模块都会将第二均压给定量通过现场总线120广播至第一电源模块或是其他第二电源模块。

因而第一电源模块便可以接收到所有第二电源模块的第二均压给定量。

步骤S204：基于调节器的输出量、多个所述第二均压给定量以及预设定的计算规则确定第三均压给定量。

需要说明的是，所有的第二均压给定量均会传输至第一电源模块的MUX选择器，该MUX选择器依据多个第二均压给定量及第一电源模块自身的第一均压给定量确定第三均压给定量。

具体地该预设定的计算规则包括但不仅限于一下三种：

第一种：

采用最大值算法，即从多个第二均压给定量及第一电源模块自身的第一均压给定量中选出最大的值作为第三均压给定量。

第二种：

采用最小值算法，即从多个第二均压给定量及第一电源模块自身的第一均压给定量中选出最小的值作为第三均压给定量。

第三种：

采用平均值算法，即将多个第二均压给定量及第一电源模块自身的第一均压给定量累加起来，再除以所有电源模块110的数量从而得到第三均压给定量。

通过采用这种确定第三均压给定量的方式，可以使得当串联电源系统100中任意一个模块出现问题退出串联或是突然加载投入时，第一电源模块均能够迅速地重新确定第三均压给定量，从而保证电源模块110间的第三均压给定量能够维持住，不会瞬间突然变大或变小，保证了串联电源系统100在有电源模块110掉线或加载时，系统调节的稳态过渡过程。

步骤S205：将调节器的输出量更新为第三均压给定量。

可以理解地，在将调节器的输出量更新为第三均压给定量以后，MUX选择器则又会以更新后的输出量以及更新后的第二均压给定量重新确定新的第三均压给定量；以此循环，从而可以保证了所有电源模块110的统一性，可以避免每个电源模块110的外环调节因误差计算而跑偏，将模块调节输出始终往稳定统一的方向拉回。

步骤S206：依据第三均压给定量及第一输出电压采样值调整第一电源模块的输出电压。

通过第三均压给定量及第一输出电压采样值调整第一电源模块的输出电流，可以保证第一电源模块的均压性。

可以理解地，上述步骤均为串联电源系统100的外环控制过程。在本发明实施例中，串联电源系统100的外环控制包括但不仅限于外环恒压控制、外环恒流控制以及外环恒功率控制。

需要说明的是，由于第二电源模块也需要依据第一电源模块的第一均压给定量及其他第二电源模块的第二均压给定量来确定第三均压给定量，因而本发明实施例提供的串联均压控制方法还包括：将第一均压给定量传输至第二电源模块。

第二实施例

请参阅图3，图3为本发明较佳实施例提供的一种串联均压控制方法。需要说明的是，本实施例所提供的串联均压控制方法，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该串联均压控制方法包括：

步骤S301：采集第一电源模块的输出电流采样值。

步骤S302：依据输出电流采样值及预设定的电流参考值计算第一均压给定量以作为一电流调节器的输出量。

步骤S303：接收多个第二电源模块传输的第二均压给定量。

步骤S304：基于电流调节器的输出量、多个第二均压给定量以及预设定的计算规则确定第三均压给定量。

步骤S305：将所述电流调节器的输出量更新为所述第三均压给定量。

步骤S306：依据第三均压给定量及第一输出电压采样值调整第一电源模块的输出电压。

可以理解地，在本发明实施例中，电路参数采样值包括第一电源模块的输出电流采样值，预设定的电路参数参考值包括电流参考值。同时，上述步骤均为外环恒流的控制过程。

需要说明的是，由于电路参数采样值包括但不仅限于第一电源模块的输出电流采样值以及第一输出电压采样值等等；与之对应地，预设定的电路参数参考值也包括但不仅限于电流参考值、电压参考值以及功率参考值等等。

因而在一种优选的实施例中，当用户需求外环恒压控制控制时，将上述实施例中所提及的电流调节器调整为电压调节器，因而多个第二电源模块可通过现场总线120将自身的第二输出电压采样值传输至第一电源模块，第一电源模块在叠加多个第二输出电压采样值及第一输出电压采样值从而获得第三输出电压采样值后，再依据第三输出电压采样值及预设定的电压参考值计算第一均压给定量以作为该电压调节器的输出。

在另一种优选的实施例中，当用户需求外环恒功率控制时，将上述实施例中所提及的电流调节器调整为功率调节器，因而多个第二电源模块可通过现场总线120将自身的第二输出电压采样值传输至第一电源模块，第一电源模块叠加多个第二输出电压采样值及第一输出电压采样值从而获得第三输出电压采样值，并在基于第三输出电压采样值及输出电流采样值计算功率采样值后，依据功率采样值及预设定的功率参考值计算第一均压给定量以作为该功率调节器的输出。

第三实施例

请参阅图4，图4为本发明较佳实施例提供的一种串联均压控制装置200。需要说明的是，本实施例所提供的串联均压控制装置200，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该串联均压控制装置200包括：电路参数采集单元210、接收单元230、计算单元220、第三均压给定量确定单元240、更新单元250、调节单元260以及传输单元270。

电路参数采集单元210用于采集第一电源模块的电路参数采样值，电路参数采样值包括第一输出电压采样值。

可以理解地，在一种优选的实施例中，电路参数采集单元210可用于执行步骤S201。

计算单元220用于依据电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量。

可以理解地，在一种优选的实施例中，计算单元220可用于执行步骤S202。

接收单元230用于接收多个第二电源模块传输的第二均压给定量。

可以理解地，在一种优选的实施例中，接收单元230可用于执行步骤S203。

第三均压给定量确定单元240用于基于调节器的输出量、多个第二均压给定量以及预设定的计算规则确定第三均压给定量。

可以理解地，在一种优选的实施例中，第三均压给定量确定单元240可用于执行步骤S204。

更新单元250用于将调节器的输出量更新为第三均压给定量。

可以理解地，在一种优选的实施例中，更新单元250可用于执行步骤S205。

调节单元260用于依据第三均压给定量及第一输出电压采样值调整第一电源模块的输出电压。

可以理解地，在一种优选的实施例中，调节单元260可用于执行步骤S206。

需要说明的是，由于第二电源模块也需要依据第一电源模块的第一均压给定量及其他第二电源模块的第二均压给定量来确定第三均压给定量，因而传输单元270用于将第一均压给定量传输至第二电源模块。

综上所述，本发明实施例提供的串联均压控制方法及装置，首先依据电路参数信息及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量，再基于所述电流调节器的输出量及多个第二电源模块传输的第二均压给定量确定第三均压给定量，接着基于第三均压给定量及第一输出电压采样值调整第一电源模块的输出电压，从而实现了多个电源模块的均压控制，由于各个电源模块之间不存在主从关系，因而当任意一个电源模块出现问题并退出串联时，都能够重新并且迅速地确定新的第一均压给定量，从而保证了输出的稳定性以及充分的冗余性；同时通过电源模块内部处理算法，能够充分弱化电源模块投入或切出时系统输出的波动，较短时间内达到新的稳态，避免输出突变过大或停机对用户负载的影响，避免给用户带来损失。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第三等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (8)

1.一种串联均压控制方法，其特征在于，应用于第一电源模块，所述第一电源模块与多个第二电源模块输出端串联，所述第一电源模块与多个所述第二电源模块通信连接，所述串联均压控制方法包括：

采集所述第一电源模块的电路参数采样值，所述电路参数采样值包括第一输出电压采样值；

依据所述电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量；

接收多个所述第二电源模块传输的第二均压给定量，所述第二均压给定量为所述第二电源模块依据自身的电路参数采样值以及预设定的电路参数参考值计算的自身的均压给定量；

基于所述调节器的输出量、多个所述第二均压给定量以及预设定的计算规则确定第三均压给定量；

将所述调节器的输出量更新为所述第三均压给定量；

依据所述第三均压给定量及所述第一输出电压采样值调整所述第一电源模块的输出电压；

所述预设定的电路参数参考值包括电压参考值，所述调节器包括电压调节器，在所述依据所述电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量的步骤之前，所述串联均压控制方法还包括：

接收多个所述第二电源模块传输的第二输出电压采样值；

叠加多个所述第二输出电压采样值及所述第一输出电压采样值从而获得第三输出电压采样值；

所述依据电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量的步骤包括：

依据所述第三输出电压采样值及预设定的电压参考值计算所述第一均压给定量以作为所述电压调节器的输出量；

基于调节器的输出量、多个所述第二均压给定量以及预设定的计算规则确定第三均压给定量具体为：

将多个所述第二均压给定量及所述第一电源模块自身的第一均压给定量累加起来，再除以所有电源模块的数量从而得到所述第三均压给定量。

2.如权利要求1所述的串联均压控制方法，其特征在于，所述电路参数采样值还包括所述第一电源模块的输出电流采样值，所述预设定的电路参数参考值包括电流参考值，所述调节器包括电流调节器，所述依据所述电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量的步骤包括：

依据所述输出电流采样值及预设定的电流参考值计算所述第一均压给定量以作为所述电流调节器的输出量。

3.如权利要求1所述的串联均压控制方法，其特征在于，所述电路参数采样值包括输出电流采样值，所述调节器包括功率调节器，所述预设定的电路参数参考值还包括功率参考值，在所述叠加多个所述第二输出电压采样值及所述第一输出电压采样值从而获得第三输出电压采样值的步骤之后，所述串联均压控制方法还包括：

基于所述第三输出电压采样值及所述输出电流采样值计算功率采样值；

所述依据所述电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量的步骤还包括：

依据所述功率采样值及预设定的功率参考值计算第一均压给定量以作为所述功率调节器的输出量。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的串联均压控制方法，其特征在于，所述串联均压控制方法还包括：

将所述第一均压给定量传输至每个所述第二电源模块。

5.一种串联均压控制装置，其特征在于，应用于第一电源模块，所述第一电源模块与多个第二电源模块输出端串联，所述第一电源模块与多个所述第二电源模块通信连接，所述串联均压控制装置包括：

电路参数采集单元，用于采集所述第一电源模块的电路参数采样值，所述电路参数采样值包括第一输出电压采样值；

计算单元，用于依据所述电路参数采样值及预设定的电路参数参考值计算第一均压给定量以作为一调节器的输出量；

接收单元，用于接收多个所述第二电源模块传输的第二均压给定量，所述第二均压给定量为所述第二电源模块依据自身的电路参数采样值以及预设定的电路参数参考值计算的自身的均压给定量；

第三均压给定量确定单元，用于基于所述调节器的输出量、多个所述第二均压给定量以及预设定的计算规则确定第三均压给定量；

更新单元，用于将所述调节器的输出量更新为所述第三均压给定量；

调节单元，用于依据所述第三均压给定量及所述第一输出电压采样值调整所述第一电源模块的输出电压；

所述预设定的电路参数参考值包括电压参考值，所述调节器包括电压调节器，所述接收单元还用于接收多个所述第二电源模块传输的第二输出电压采样值；

所述串联均压控制装置还包括：叠加单元，用于叠加多个所述第二输出电压采样值及所述第一输出电压采样值从而获得第三输出电压采样值；

所述计算单元还用于依据所述第三输出电压采样值及预设定的电压参考值计算第一均压给定量以作为所述电压调节器的输出量；

所述第三均压给定量确定单元具体用于：将多个所述第二均压给定量及所述第一电源模块自身的第一均压给定量累加起来，再除以所有电源模块的数量从而得到所述第三均压给定量。

6.如权利要求5所述的串联均压控制装置，其特征在于，所述电路参数采样值还包括所述第一电源模块的输出电流采样值，所述调节器包括电流调节器，所述预设定的电路参数参考值包括电流参考值，所述计算单元还用于依据所述输出电流采样值及预设定的电流参考值计算所述第一均压给定量以作为所述电流调节器的输出量。

7.如权利要求5所述的串联均压控制装置，其特征在于，所述电路参数采样值包括输出电流采样值，所述预设定的电路参数参考值还包括功率参考值，所述调节器包括功率调节器，所述计算单元还用于基于所述第三输出电压采样值及所述输出电流采样值计算功率采样值；

所述计算单元还用于依据所述功率采样值及预设定的功率参考值计算第一均压给定量以作为所述功率调节器的输出量。

8.如权利要求5-7中任意一项所述的串联均压控制装置，其特征在于，所述串联均压控制装置还包括传输单元，用于将所述第一均压给定量传输至每个所述第二电源模块。

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