CN109980961B - 多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块 - Google Patents

多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多路并行Boost型逆变模块的均流方法，包括如下步骤：对该逆变模块的输入电流进行采样，得到输入采样电流；同时，对其均流母线上的电流进行采样，得到母线采样电流；根据当前取得的输入功率和输出功率，对所述母线采样电流进行调整，得到调整后的母线采样电流；使用所述输入采样电流和所述调整后的母线采样电流做差，得到误差电流，并将得到的差值输入均流环控制电路，改变其产生的基准电压，进而使得用于控制该逆变模块的开关管的驱动信号改变。本发明还涉及一种逆变模块。实施本发明的多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块，具有以下有益效果：使得系统的均流调节更为稳定、可靠。

Description

多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块
技术领域
本发明涉及电力电子领域，更具体地说，涉及一种多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块。
背景技术
现有的单相Boost型PFC多路并联系统将多个逆变模块并接在一起，使其通过均流的方式共同为负载提供电源。在这种方式下，每个模块承担尽可能一致的输出是均流的目标。在现有技术中，虽然也采用各种均流的方式，例如，对输入和输出电流采样，然后通过运算对该模块(即该路输出)进行调节等方式。但是由于这些参数的本身的因素，在一些情况下可能就会出现某种参数的变化可能对调节的结构影响过大或并没有在调节结果中立即体现出来，这样就可能使得该模块的过渡调节或调节出现一定时间的滞后，从而使得均流的效果并不太好。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述可能出现不能稳定、可靠地进行均流调节的缺陷，提供一种能够稳定、可靠地进行均流调节的多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多路并行Boost型逆变模块的均流方法，包括如下步骤：
A)对该逆变模块的输入电流进行采样，得到输入采样电流；同时，对其均流母线上的电流进行采样，得到母线采样电流；
B)根据当前取得的输入功率和输出功率，对所述母线采样电流进行调整，得到调整后的母线采样电流；
C)使用所述输入采样电流和所述调整后的母线采样电流做差，得到误差电流，并将得到的差值输入均流环控制电路，改变其产生的基准电压，进而使得用于控制该逆变模块的开关管的驱动信号改变。
更进一步地，所述步骤B)中，根据当前输入功率、输出功率和初始调节系数，得到第一调节系数，并使用所述第一调节系数和所述母线采样电流相乘，从而得到所述调整后的母线采样电流。
更进一步地，所述第一调节系数按照k＝1+k0×(pin-po)得到，其中，所述k是第一调节系数，k0是设定的初始调节系数，pin是输入功率，po是输出功率。
更进一步地，所述输出功率通过输出直流电压和输出直流电流相乘得到，所述输入功率通过对所述输入采样电流和输入电压计算得到其有效值，并通过其有效值相乘而得到。
更进一步地，所述步骤C)中，输入到所述均流环控制电路的差值包括所述误差电流的绝对值，所述误差电流的绝对值等于所述调整后的母线采样电流减去输入采样电流的差值的绝对值。
更进一步地，所述步骤A)中，还包括取得所述变换器模块的输入电压、输出电压和输出电流。
更进一步地，所述输入采样电流包括对所述逆变模块的开关管上流过的电流进行耦合而得到的感应电流。
本发明还涉及一种用于多路并行均流供电的Boost型逆变模块，所述变换器包括主功率模块、采样电流取得模块和数字控制单元；所述采样电流取得模块对所述开关管流过电流和均流母线上的电流分别进行采样，并输入到所述数字控制单元；所述数字控制单元将上述两个采样电流分别通过AD转换后，将所述均流母线上的采样电流与第一调节系数相乘，得到调节后的均流母线上的采样电流；所述调节后的均流母线上的采样电流与输入采样电流相减得到误差电流；所述误差电流输入到均流环控制器以控制该数字控制单元产生提供到主功率模块开关管的PWM信号；其中，所述第一调节系数由事先设置的初始设置系数和主功率模块的当前输入功率和输出功率计算得到。
更进一步地，所述第一调节系数按照k＝1+k0×(pin-po)得到，其中，所述k是第一调节系数，k0是设定的初始调节系数，pin是输入功率，po是输出功率。
更进一步地，所述输出功率通过输出直流电压和输出直流电流相乘得到，所述输入功率通过输入采样电流和输入电压计算得到其有效值，并通过其有效值相乘而得到；所述数字控制单元还取得所述主功率模块的输入电压、输出电压和输出电流并分别通过AD变换后，将上述电压和电流分别用于计算输出功率和产生开关管控制信号。
实施本发明的多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块，具有以下有益效果：由于用于产生开关管控制信号的基准参考电压不仅仅和采样电流相关，还与输入输出功率相关，也就是其基准参考电流压不仅仅随上述采样电流的变化而改变，也和当前的输入功率和输出功率之差和事先设定的调节系数相关。这样，在一些参数(例如，输入采样电流)因为某种原因(例如干扰)发生变化、而另外一些参数(例如输入、输出功率)并没有变化时，可以在一定程度上减少或增加调节的幅度，从而使得调节量不至于因为某些因素过大或过小。即使得系统的均流调节更为稳定、可靠。
附图说明
图1是本发明多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块实施例中均流方法的流程图；
图2是所述实施例中逆变模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。
如图1所示，在本发明的多路并行Boost型逆变模块的均流方法及逆变模块实施例中，该多路并行Boost型逆变模块的均流方法，包括如下步骤：
步骤S11取得输入电流、均流母线电流、输入电压、输出电压和输出电流：在本步骤中，在事先设定的位置，取得该逆变模块上的各电压电流参数，这些参数包括输入电流、均流母线电流、输入电压、输出电压和输出电流；其中，电流通过耦合或感应的方式进行采样而得到，输入电压和输出电压分别是输入端的交流电的电压和输出端的直流电压；输入电流是在该逆变模块的开关管的开关端上通过耦合而取得的电流，输出电流是在输出端的直流地线(或直流负端)上感应到的电流，而均流母线电流是对均流母线进行感应(例如通过环绕该均流母线的线圈)而得到的电流。上述测量所涉及的必要的硬件实际上是已经存在的，其测量实际上是一直在进行的，在本步骤中，将上述测量得到的电参数经过必要的处理(例如，模数转换)之后集中起来(例如，可以为不同的参数分配不同的名称和存储位置)，便于后续步骤中的使用。
步骤S12计算输入电压和输入电流的有效值：在本步骤中，对于上述得到的参数中的输入电压和输入电流进行计算，得到其有效值。具体来讲，由于输入电压和输入电流是交流信号，因此测得的电压电流值是平均值，虽然可以用于其他用途，但并不能直接用于计算其输入功率，需要将其转换为有效值，在本步骤中，就是进行这种转换。
步骤S13得到当前输入功率：在本步骤中，通过对输入电流和输入电压的有效值进行计算，得到当前输入功率。
步骤S14得到当前输出功率：在本步骤中，通过对输出电流和输出电压值进行计算，得到当前输出功率。值得一提的是，本步骤和上述步骤S12、S13之间是并行的，实际上并不存在时间上的先后关系，在本实施例中之所以进行排列，仅仅是为了描述的方便，实际上，在执行步骤S11之后，输入功率和输出功率的计算本质上是同时或并行进行的。换句话说，所述输出功率通过输出直流电压和输出直流电流相乘得到，所述输入功率通过对所述输入采样电流和输入电压计算得到其有效值，并通过其有效值相乘而得到；二者在取得上述参数后独立地进行，并没有先后顺序。
步骤S15由事先设定的初始调节系数根据当前输入、输出功率计算而得到第一调节系数：在本步骤中，根据当前输入功率、输出功率和初始调节系数，得到第一调节系数，并使用所述第一调节系数和所述母线采样电流相乘，从而得到所述调整后的母线采样电流。即所述第一调节系数按照k＝1+k0×(pin-po)得到，其中，所述k是第一调节系数，k0是设定的初始调节系数，pin是输入功率，po是输出功率。值得一提的是，上述初始调节系数是事先设定或存储的，通常是在该逆变模块开始工作时设定或取得的，其取值一般是1。
步骤S16使用第一调节系数对均流母线电流进行调节，得到调节后的均流母线电流：在本步骤中，使用得到的第一调节系数与上述步骤S11中取得的均流母线电流值相乘，得到调整后的均流母线电流，这样，就实现了根据输入功率和输出功率对均流母线电流进行调节。当使用本步骤中得到的调整后的均流母线电流参与后续的对该逆变模块的开关管的驱动信号的控制时，能够更为准确地体现该逆变模块当前的状态，从而更为稳定、可靠地实现均流控制。
步骤S17计算调节后的均流母线电流和输入电流的差值，得到误差电流值：在本步骤中，使用所述输入采样电流和所述调整后的母线采样电流做差，得到误差电流，也就是说，在本步骤中，将上述得到的调整后的母线采样电流和上述步骤中得到的输入电流相减，得到该逆变模块的误差电流。在本实施例中，上述误差电流是误差电流的绝对值，该误差电流的绝对值等于所述调整后的母线采样电流减去输入采样电流的差值的绝对值。
步骤S18将得到的误差电流值输入到均流控制环，控制对应的开关管的驱动信号：在本步骤中，将上述步骤中得到的差值输入均流环控制电路，改变其产生的基准电压，进而使得用于控制该逆变模块的开关管的驱动信号改变。上述误差电流的绝对值输入到均流环控制电路并通过均流环控制电路实现对开关管驱动信号的控制或调节和现有技术中实现这种调节是相同的，也就是说，在本实施例中，上述均流环控制器对该逆变模块的开关管的驱动信号的控制是现有技术。
总体上来说，在本实施例中采用的技术方案与传统方案的区别在于增加了实时监测输入、输出功率的模块或单元，并将监测到的结果用于改变调节系数，使得误差电流得到一定的微调，进而改变开关管驱动信号。也就是说，多个单相Boost型PFC模块在进行多路并联工作时，数字控制单元会实时监测模块功率的变化。当模块的输出功率不稳定时，数字控制单元会通过调节k的大小，使流过当前模块的电流做出微调，从而提高PFC多路并联工作时的均流度，降低了采样电路对均流误差的影响。
在本实施例中，上述方法中会不断计算模块的输入功率pin和输出功率po，k的值根据功率的变化而变化，从而实现对均流控制基准ICB *的微调。因此，在均流环控制器的控制作用下，使该模块输出功率不稳定时仍然能保持较高均流度。具体应用中，k值计算中的k0因子(初始调节系数)可以根据灵敏度的要求而进行微调。
由于上述方法中增加了功率监测功能，使用该方案可以提高单相Boost型PFC在多台并机均流时的均流度，降低了采样电路对均流误差的影响。该发明推进了数字PFC多路并机均流技术的进步。
本发明还涉及一种用于多路并行均流供电的Boost型逆变模块，所述变换器包括主功率模块、采样电流取得模块和数字控制单元；所述采样电流取得模块对所述开关管流过电流和均流母线上的电流分别进行采样，并输入到所述数字控制单元；所述数字控制单元将上述两个采样电流分别通过AD转换后，将所述均流母线上的采样电流与第一调节系数相乘，得到调节后的均流母线上的采样电流；所述调节后的均流母线上的采样电流与输入采样电流相减得到误差变流；所述误差电流输入到均流环控制器以控制该数字控制单元产生提供到主功率模块开关管的PWM信号；其中，所述第一调节系数由事先设置的初始设置系数和主功率模块的当前输入功率和输出功率计算得到。
请参见图2，图2中示出了上述逆变模块的结构示意图。在图2中，标记为CB的部件时均流母线，环绕该均流母线的圆圈表示通过线圈或电感的方式感应或耦合得到上述均流母线上的电流；同样地，直流输出的负端上圆圈也表示通过线圈或电感的方式感应或耦合得到上述该直流输出负端上的电流，该电流就是输出电流Io；而图2中的输入电流则是通过由设置在开关管的一个开关端上的线圈或电感取得的，即图2中的ICT或Isense。
在本实施例中，所述第一调节系数按照k＝1+k0×(pin-po)得到，其中，所述k是第一调节系数，k0是设定的初始调节系数，pin是输入功率，po是输出功率。所述输出功率通过输出直流电压和输出直流电流相乘得到，所述输入功率通过输入采样电流和输入电压计算得到其有效值，并通过其有效值相乘而得到；所述数字控制单元还取得所述主功率模块的输入电压、输出电压和输出电流并分别通过AD变换后，将上述电压和电流分别用于计算输出功率和产生开关管控制信号。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种多路并行Boost型逆变模块的均流方法，其特征在于，包括如下步骤：
A)对该逆变模块的输入电流进行采样，得到输入采样电流；同时，对其均流母线上的电流进行采样，得到母线采样电流；
B)根据当前取得的输入功率和输出功率，对所述母线采样电流进行调整，得到调整后的母线采样电流；
C)使用所述输入采样电流和所述调整后的母线采样电流做差，得到误差电流，并将得到的差值输入均流环控制电路，改变其产生的基准电压，进而使得用于控制该逆变模块的开关管的驱动信号改变；
所述步骤B)中，根据当前输入功率、输出功率和初始调节系数，得到第一调节系数，并使用所述第一调节系数和所述母线采样电流相乘，从而得到所述调整后的母线采样电流；所述第一调节系数按照k＝1+k0×(pin-po)得到，其中，所述k是第一调节系数，k0是设定的初始调节系数，pin是输入功率，po是输出功率。
2.根据权利要求1所述的多路并行Boost型逆变模块的均流方法，其特征在于，所述输出功率通过输出直流电压和输出直流电流相乘得到，所述输入功率通过对所述输入采样电流和输入电压计算得到其有效值，并通过其有效值相乘而得到。
3.根据权利要求2所述的多路并行Boost型逆变模块的均流方法，其特征在于，所述步骤C)中，输入到所述均流环控制电路的差值包括所述误差电流的绝对值，所述误差电流的绝对值等于所述调整后的母线采样电流减去输入采样电流的差值的绝对值。
4.根据权利要求3所述的多路并行Boost型逆变模块的均流方法，其特征在于，所述步骤A)中，还包括取得所述逆变模块的输入电压、输出电压和输出电流。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的多路并行Boost型逆变模块的均流方法，其特征在于，所述输入采样电流包括对所述逆变模块的开关管上流过的电流进行耦合而得到的感应电流。
6.一种用于多路并行均流供电的Boost型逆变模块，其特征在于，所述逆变模块包括主功率模块、采样电流取得模块和数字控制单元；所述采样电流取得模块对所述主功率模块的开关管流过电流和均流母线上的电流分别进行采样，并输入到所述数字控制单元；所述数字控制单元将上述两个采样电流分别通过AD转换后，将所述均流母线上的采样电流与第一调节系数相乘，得到调节后的均流母线上的采样电流；所述调节后的均流母线上的采样电流与输入采样电流相减得到误差电流；所述误差电流输入到均流环控制器以控制该数字控制单元产生提供到所述主功率模块的开关管的PWM信号；其中，所述第一调节系数由事先设置的初始设置系数和主功率模块的当前输入功率和输出功率计算得到；所述第一调节系数按照k＝1+k0×(pin-po)得到，其中，所述k是第一调节系数，k0是设定的初始调节系数，pin是输入功率，po是输出功率。
7.根据权利要求6所述的用于多路并行均流供电的Boost型逆变模块，其特征在于，所述输出功率通过输出直流电压和输出直流电流相乘得到，所述输入功率通过输入采样电流和输入电压计算得到其有效值，并通过其有效值相乘而得到；所述数字控制单元还取得所述主功率模块的输入电压、输出电压和输出电流并分别通过AD变换后，将上述经过AD变换后的电压和电流分别用于计算输出功率和产生开关管控制信号。
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