CN109085776A - 一种大输出恒流源装置及控制各支路电流值相等的方法 - Google Patents

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何雅琴
张飞
王芳
王茗倩
张珂
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Abstract

本发明公开了一种大输出恒流源装置及控制各支路电流值相等的方法，属于电学领域。所述方法包括：N个控制器和检测及动态调整电路，其中，N≥3；所述N个控制器为主从式架构。本发明通过主从式架构实现主控制器对各个从控制器的参数设定，并通过检测及动态调整电路来实时检测各电流支路实际电流以保证每个支路电流实际工作过程中相同，从而为大电流设备提供稳定、高精度的大电流；并且其各个电流支路上的电流动态可调，可以使得在所需大电流发生变化时，可以实时调整，只需要在主控制器处设置相应的参数即可实新，简单方便而无需更改硬件电流；同时由于采用了专用金属电阻，使得只需很小的电压值即可获得很大的电流。

Description

一种大输出恒流源装置及控制各支路电流值相等的方法
技术领域
本发明涉及一种大输出恒流源装置及控制各支路电流值相等的方法，属于电学领域。
背景技术
电解槽、电熔炉等工业设备一般均需配备大电流电源，为其提供稳定的大电流，通常为百安或千安级；而普通电源一般很难提供这么大的电流。
一般可以采用电源均流技术把多路电源并联，以达到为系统提供大电流的目的；通过电源均流方式，让每一部分支路都承担相同的负载电流，否则容易引起热应力的分配不均损坏电源。目前比较常用的电源均流方式有平均电流法、最大电流法等。
平均电流法采用单一母线连接所有电源模块，此方法完全建立在一个平均值电路基础上，该平均值电路为数学模拟电路，若该方法中任意一个电源模块发生故障，总电源将无法工作，灵活性较差；而最大电流法使用二极管代替了平均电流法中的电阻，由于此方法中二极管存在正向压降，主模块的均流会产生一定的误差，而且从模块的输出永远追随主模块，而不能精确达到相应的值，并且，无论是平均值电流法还是最大值电流法，都存在无法动态调整电流的问题。
发明内容
为了解决目前使用平均电流法和最大值电流法存在的问题，本发明提供了一种大输出恒流源装置及控制各支路电流值相等的方法，所述技术方案如下：
本发明的第一个目的在于提供一种大输出恒流源装置，所述装置包括：N个控制器和检测及动态调整电路，其中，N≥3；
所述N个控制器为主从式架构，所述大输出恒流源装置包括N-1个电流支路，其中每个支路设置一个从控制器用于根据所述检测及动态调整电路实时控制调整所在支路的电流。
可选的，所述检测及动态调整电路包括检测电路和动态调整电路，其中，所述动态调整电路设置于各个电流支路上，所述调整电路包括PWM模块、整流管、电阻和A/D模块；所述PWM模块用于根据其所在支路上的从控制器对应调整电阻两端的电压值。
可选的，所述检测电路包括跟随电压分路，所述跟随电压分路用于检测各个电流支路的汇流处电压值并通过主控制器端A/D模块反馈至主控制器，所述汇流处电压值为各个电流支路中电阻连接在所述汇流处一端的电压值。
可选的，所述电阻为专用金属电阻。
可选的，所述装置还包括：参数输入模块和FLASH模块，所述参数输入模块和FLASH模块分别与所述主控制器连接。
可选的，所述参数输入模块为：液晶显示器和按键，或者触摸显示屏，或者电脑；
其中，所述参数输入模块为电脑时，所述电脑通过485通信接口与所述主控制器通讯。
可选的，所述主控制器与所述各个从控制器通过485通信接口进行通讯。
本发明的第二个目的在于提供一种控制各支路电流值相等的方法，所述方法应用于上述的大输出恒流源装置中，所述方法包括：
利用跟随电压分路检测多个电流支路的汇流处电压值并发送至主控制器，所述汇流处电压值为各个电流支路中电阻连接在所述汇流处一端的电压值；
所述主控制器将所述汇流处电压值发送至各个从控制器；
所述各个从控制器利用PWM模块对应调整各个电流支路中电阻另一端的电压值以保证各个支路电流值相等。
可选的，所述各个从控制器采用PID算法计算所述各个电流支路中电阻另一端的电压值所需调整的数值。
可选的，所述方法还包括：
根据所需总电流值预先设定所述各个电流支路上所需电流值，并将对应参数输入所述主控制器中，其中所述各支路电流值I支路＝总电流/支路数。
本发明有益效果是：
通过主从式架构实现主控制器对各个从控制器的参数设定，并通过检测及动态调整电路来实时检测各电流支路实际电流以保证每个支路电流实际工作过程中相同，从而为大电流设备提供稳定、高精度的大电流；并且其各个电流支路上的电流动态可调，可以使得在所需大电流发生变化时，可以实时调整，只需要在主控制器处设置相应的参数即可实新，简单方便而无需更改硬件电流；同时由于采用了专用金属电阻，使得只需很小的电压值即可获得很大的电流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的大输出恒流源装置的原理图；
图2是本发明实施例提供的硬件结构框图；
图3是本发明实施例提供的大输出恒流源装置中的主控制器的工作流程图；
图4是本发明实施例提供的大输出恒流源装置中的从控制器的工作流程图；
图5是本发明实施例提供的支路从机PID控制系统图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一：
本实施例提供一种大输出恒流源装置，参见图1，所述装置包括：N个控制器和检测及动态调整电路，其中，N≥3；
所述N个控制器为主从式架构，所述大输出恒流源装置包括N-1个电流支路，其中每个支路设置一个从控制器用于根据所述检测及动态调整电路实时控制调整所在支路的电流。
在实际应用中，主从式架构的电路原理参见图1，其中，各个控制器可以由单片机实现，主控制器将各个电流支路所需提供的电流参数发送给各个电流支路上的从控制器，同时通过检测及动态调整电路实时对个电流支路上的电流进行检测，一旦发现出现变化，则利用动态调整电路进行调整，以此保证各支路电流值保持相等，并且精度达到一定要求的前提下提供大电流设备所需电流。
实施例二
本实施例提供一种大输出恒流源装置，参见图2，所述装置包括：N个控制器和检测及动态调整电路，其中，N≥3；
所述N个控制器为主从式架构，所述大输出恒流源装置包括N-1个电流支路，其中每个支路设置一个从控制器用于根据所述检测及动态调整电路实时控制调整所在支路的电流
所述检测及动态调整电路包括检测电路和动态调整电路，其中，所述动态调整电路设置于各个电流支路上，所述调整电路包括PWM模块、整流管、电阻和A/D模块；所述PWM模块用于根据其所在支路上的从控制器对应调整电阻两端的电压值。
所述检测电路包括跟随电压分路，所述跟随电压分路用于检测各个电流支路的汇流处电压值并通过主控制器端A/D模块反馈至主控制器，所述汇流处电压值为各个电流支路中电阻连接在所述汇流处一端的电压值。
所述电阻为专用金属电阻。
所述装置还包括：参数输入模块和FLASH模块，所述参数输入模块和FLASH模块分别与所述主控制器连接。
所述参数输入模块为：液晶显示器和按键，或者触摸显示屏，或者电脑；
其中，所述参数输入模块为电脑时，所述电脑通过485通信接口与所述主控制器通讯。
所述主控制器与所述各个从控制器通过485通信接口进行通讯。
在实际应用中，大输出恒流源装置的硬件结构框图如图2所示，主从式架构中的各个控制器由单片机实现，主控制器连接有液晶显示器、按键及FLASH模块，可以通过按键及液晶显示器对应设置相应参数，比如该装置需要为某一大电流设备提供100A电流，而本装置具有10个电流支路，那么每个电流支路需要提供100A/10＝10A的电流，用户通过按键即可将参数输入至主控制器中，FLASH模块能够保存用户设定的参数，实现掉电时保持。
需要说明的是，上述参数输入也可以通过触摸显示屏或者电脑连接主控制器来实现，这里仅以液晶显示器和按键实现进行说明。
主控制器将对应参数发送至每个电流支路上的从控制器，每个电流支路上的从控制器，通过PWM实现电压值的调节来获得对应的支路电流，同时，在实际工作过程中，通过跟随分压电流实时测得多个电流支路的汇流处电压值，由图2可知，汇流处电压值为各个电流支路中电阻连接在所述汇流处一端的电压值，若发现电压值发生变化，则说明各个电流支路中某一支路电流发生了变化，从控制器可以实时测得所述电阻的另一端处的电压值，利用PID算法计算出为要保持电流与之前一致，那么电阻的另一端处的电压值需要的对应调节值，继而利用PWM模块对应调整即可实现该电流支路的电流值恢复至与设定的一致。
另外，各个电流支路中选用专用的金属电阻，由于金属电阻一般比较小，一般介于0.001Ω～0.01Ω，具体大小可定制。如：如果系统每一支路选择0.002Ω的金属电阻，金属电阻右端电压固定在20V，只要控制PWM模块输出20.2V电压，每一支即可得到100A的电流。如果系统支路数为12，则汇流端可获得1200A的电流。
同时，由图2可知，本实施例提供的大输出恒流源装置，在需要提供100A电流时，可以通过10个电流支路分别提供10A的电流来实现，若需要提供120A电流时，可以通过PWM模块对应调节电压值使得每个电流支路提供12A的电流即可实现，简单方便；当然也可以通过增加电流支路数来实现，即增加2路电流支路，每路电流支路还是提供10A的电流值。
其中，各个电流支路中的整流管用于保护电路，防止电流反串；在主控制器和各个从控制器处设置有A/D转换模块进行A/D转换后检测。A/D芯片采用ADS7818。但是，汇流端端电压一般超过了ADS7818的检测范围，所以跟随分压电路对汇流端电压进行分压后再进行A/D检测。
主控制器和每一路从控制器采用485通讯方式进行通信。
本发明通过主从式架构实现主控制器对各个从控制器的参数设定，并通过检测及动态调整电路来实时检测各电流支路实际电流以保证每个支路电流实际工作过程中相同，从而为大电流设备提供稳定、高精度的大电流；并且其各个电流支路上的电流动态可调，可以使得在所需大电流发生变化时，可以实时调整，只需要在主控制器处设置相应的参数即可实新，简单方便而无需更改硬件电流；同时由于采用了专用金属电阻，使得只需很小的电压值即可获得很大的电流。本发明提供的大输出恒流源装置所提供的输出精度小于1.5％。
实施例三
本实施例提供一种控制各支路电流值相等的方法，参见图3、图4和图5，所述方法应用于实施例一或实施例二提供的大输出恒流源装置中，所述方法包括：
利用跟随电压分路检测多个电流支路的汇流处电压值并发送至主控制器，所述汇流处电压值为各个电流支路中电阻连接在所述汇流处一端的电压值；
所述主控制器将所述汇流处电压值发送至各个从控制器；
所述各个从控制器利用PWM模块对应调整各个电流支路中电阻另一端的电压值以保证各个支路电流值相等。
各个从控制器采用PID算法计算所述各个电流支路中电阻另一端的电压值所需调整的数值。
根据所需总电流值预先设定所述各个电流支路上所需电流值，并将对应参数输入所述主控制器中，其中所述各支路电流值I支路＝总电流/支路数。
具体应用中，
(1)用户通过液晶键盘或触摸显示屏或电脑设定系统参数：总电流、支路数等，并依据均流原则，计算每一支路的电流，然后把计算的支路电流值发送给各支路从机；
(2)主机通过A/D模块检测汇流端端电压，并把电压值发送给各支路从机；
(3)每一路从机根据主机发送的电流值和汇流端端(金属电阻右端)电压值，计算出汇流端左端需要的电压值，并通过从机端A/D检测金属电阻左端的实际电压，然后控制PWM模块输出相应电压，支路电流大小＝(金属电阻左端电压-金属电阻右端电压)/金属电阻阻值；
(4)主机继续通过A/D模块检测汇流端端电压，并把电压值发送给各支路从机；
(5)从机接收到主机发送的电压值后，通过从机端A/D检测金属电阻左端电压，并通过PID算法不断调整PWM模块的输出电压，最终使支路输出电流达到预期要求。
e(t)为输入输出差，y(t)为差值比例、积分、微分三种运算结果的和。整个环节可用功以下公式表示：
为了方便编程实现PID算法，需要对上式离散化，离散化后的公式如下：
Δm(k)＝kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]
离散化后的式子不涉及微分积分运算，容易实现。
本发明通过主从式架构实现主控制器对各个从控制器的参数设定，并通过检测及动态调整电路来实时检测各电流支路实际电流以保证每个支路电流实际工作过程中相同，从而为大电流设备提供稳定、高精度的大电流；并且其各个电流支路上的电流动态可调，可以使得在所需大电流发生变化时，可以实时调整，只需要在主控制器处设置相应的参数即可实新，简单方便而无需更改硬件电流；同时由于采用了专用金属电阻，使得只需很小的电压值即可获得很大的电流。
本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种大输出恒流源装置，其特征在于，所述装置包括：N个控制器和检测及动态调整电路，其中，N≥3；
所述N个控制器为主从式架构，所述大输出恒流源装置包括N-1个电流支路，其中每个支路设置一个从控制器用于根据所述检测及动态调整电路实时控制调整所在支路的电流。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测及动态调整电路包括检测电路和动态调整电路，其中，所述动态调整电路设置于各个电流支路上，所述调整电路包括PWM模块、整流管、电阻和A/D模块；所述PWM模块用于根据其所在支路上的从控制器对应调整电阻两端的电压值。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述检测电路包括跟随电压分路，所述跟随电压分路用于检测各个电流支路的汇流处电压值并通过主控制器端A/D模块反馈至主控制器，所述汇流处电压值为各个电流支路中电阻连接在所述汇流处一端的电压值。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述电阻为专用金属电阻。
5.根据权利要求1～4任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：参数输入模块和FLASH模块，所述参数输入模块和FLASH模块分别与所述主控制器连接。
6.根据权利要求1～5任一所述的装置，其特征在于，所述参数输入模块为：液晶显示器和按键，或者触摸显示屏，或者电脑；
其中，所述参数输入模块为电脑时，所述电脑通过485通信接口与所述主控制器通讯。
7.根据权利要求1～6任一所述的装置，其特征在于，所述主控制器与所述各个从控制器通过485通信接口进行通讯。
8.一种控制各支路电流值相等的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1～7任一所述的大输出恒流源装置中，所述方法包括：
利用跟随电压分路检测各个电流支路的汇流处电压值并发送至主控制器，所述汇流处电压值为各个电流支路中电阻连接在所述汇流处一端的电压值；
所述主控制器将所述汇流处电压值发送至各个从控制器；
所述各个从控制器利用PWM模块对应调整各个电流支路中电阻另一端的电压值以保证各个支路电流值相等。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述各个从控制器采用PID算法计算所述各个电流支路中电阻另一端的电压值所需调整的数值。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所需总电流值预先设定所述各个电流支路上所需电流值，并将对应参数输入所述主控制器中，其中所述各支路电流值I支路＝总电流/支路数。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010172148A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Fuji Electric Systems Co Ltd 無停電電源装置
CN103199694A (zh) * 2013-03-27 2013-07-10 北京工业大学 一种具有自动均流功能的开关电源
CN105391089A (zh) * 2015-12-21 2016-03-09 中国西电电气股份有限公司 一种逆变器的并联控制方法和电路
CN105514964A (zh) * 2014-09-26 2016-04-20 中车大连电力牵引研发中心有限公司 均流电路及均流控制方法
CN105553231A (zh) * 2015-12-28 2016-05-04 芜湖国睿兆伏电子有限公司 一种开关电源多机并联均流方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010172148A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Fuji Electric Systems Co Ltd 無停電電源装置
CN103199694A (zh) * 2013-03-27 2013-07-10 北京工业大学 一种具有自动均流功能的开关电源
CN105514964A (zh) * 2014-09-26 2016-04-20 中车大连电力牵引研发中心有限公司 均流电路及均流控制方法
CN105391089A (zh) * 2015-12-21 2016-03-09 中国西电电气股份有限公司 一种逆变器的并联控制方法和电路
CN105553231A (zh) * 2015-12-28 2016-05-04 芜湖国睿兆伏电子有限公司 一种开关电源多机并联均流方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何雅琴: "晶体生长炉用大电流电源设计", 《实验室研究与探索》 *

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