CN111007911A - 一种大电流恒流源方案 - Google Patents

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罗万里
廖晓斌
盛建科
刘湘
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Guangdong Fullde Electronics Co Ltd
Zhuzhou Fullde Rail Transit Research Institute Co Ltd
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Hunan Fullde Electric Co Ltd
Guangdong Fullde Electronics Co Ltd
Zhuzhou Fullde Rail Transit Research Institute Co Ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561—Voltage to current converters

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Abstract

本发明提供一种大电流恒流源方案，用于实现大电流精准输出，方案包括输入模块、控制调整模块、输出模块，所述输入模块包括交流电源及三相变压器；所述控制调整模块包括控制中心，以及分别与控制中心通信的触摸屏、低精度恒流源CH1、高精度恒流源CH2；所述输出模块包括输出正端、输出负端；所述三相变压器从交流电源取电，并分别给恒流源CH1、恒流源CH2供电；还包括电连接控制中心的电流传感器，所述恒流源CH1的正极输出端串联电流传感器后与恒流源CH2的正极输出端共同连接至输出正端，恒流源CH1与恒流源CH2的负极输出端共同连接至输出负端。

Description

一种大电流恒流源方案
技术领域
本发明涉及调节大电流恒流的技术领域，尤其涉及一种大电流恒流源方案。
背景技术
有学者发明了“并联直流开关电源双均流母线均流控制电路及控制方法”，并提出了基于智能控制器(CPU)的四种均流控制方法。整体上，该电源并联系统由于每一个电源模块都应用了智能控制器(CPU)和软件编程技术，同时求取最大电流值和最大电流差值的硬件电路比较复杂，因而会系统成本大大增加。同时提出的四种均流控制方法也各有不足之处：
①最小电流均流控制方法：每一个电源模块的智能控制器根据A/D转换电路传送来的第一均流母线和第二均流母线上的信号(最大电流值和最大电流差值)计算出在电源模块中最小输出电流。以最小输出电流为基准，除实际最小输出电流电源模块外，其他电源模块的的输出电流都向下调节，在负载不变情况下，必然出现多个电源模块输出电流减少量大于单个电源模块输出电流增加量，结果导致电源模块输出端电压低于额定电压，产生“欠电压”，这种“欠电压”一方面满足不了负载对电源性能的要求，另一方面也会被动增加电源已经很高的调节频率，从而影响整个系统的动态响应。
②简化最小电流均流控制方法：智能控制器(CPU)通过将采集到的自身输出电流信号与最大电流信号相比较，判断出自身是否为输出电流为最大值的电源模块只有最大输出电流的电源模块以最小输出电流为基准调节，其他电源并不进行均流控制，随着最大输出电流电源模块输出电流的下降，在负载不变情况下，其他直流开关电源的输出电流上升，必然会有另外一个电源的输出电流成为最大值，则这个新的最大输出电流电源模块开始以最小输出电流为基准进行调节，原先最大输出电流电源模块则退出调节。理论上，说该方法由于一次只调节一个电源模块，因而并联系统电源的调节频率应该很低，但是由于最大输出电流电源模块输出电流的下降，会导致其他电源模块的输出电流上升，电源调节频率反而增加，从而影响系统动态响应；同时该方法没有考虑到有多个电源模块输出电流为最大值的情况，当多个最大输出电流电源模块的输出电流都向最小电流值靠近时将会导致其他直流开关电源的输出电流更多地上升，电源调节频率会更大，影响系统动态响应。
③中间电流均流控制方法：每个电源模块的智能控制器(CPU)根据最大电流值和最大电流差值计算出一个中间电流值，并以中间电流值作为基准，调节输出电流。输出电流大于中间电流值的电源模块都减小其输出电流，而输出电流小于中间电流值的电源模块都增加其输出电流。该方法会导致所有电源模块都参与调节，因而系统的调节频率本身会很高，同时是以中间电流值作为基准，并不是以平均电流值为基准，因而系统的调节频率本身会更高，进而影响系统动态响应。
④简化中间电流均流控制方法：每个电源模块的智能控制器(CPU)通过将采集到的自身电流信号与最大电流信号和最小电流信号相比较，可以判断出自身是否为输出电流最大值或最小值的那个最大电流。最大输出电流和最小输出电流的那两个输出电流以中间电流值为基准进行调节，其他输出电流并不进行均流控制，随着最大电流值的下降和最小电流值的上升，必然会有其他的电源模块取代原有的最大输出电流电源模块和最小输出电流电源模块，进而对其自身输出电流进行调节。理论上，说该方法由于一次只调节两个电源模块，因而并联系统电源的调节频率比较很低，但是由于最大输出电流电源模块输出电流的下降和最小输出电流电源模块输出电流的上升是以中间电流值作为基准，并不是以平均电流值为基准，电源调节频率反而增加，从而影响系统动态响应；同时该方法没有考虑到有多个电源模块输出电流为最大值和最小值的情况，当多个最大输出电流电源模块的输出电流增加量和多个最小输出电流电源模块的输出电流减少量不相等时，将会导致电源并联系统不是“过电压”就是“欠电压”，进而影响电源输出性能，同时会使调节频率增加，影响系统动态响应。
现有技术的缺点：
大电流系统输出的电流值，因系统中负载多个元器件，元器件产生功耗，使系统输出电流的精度下降。
发明内容
本发明的目的是设计一种大电流恒流源方案的硬件结构，待软件人员对其中控制模块的编程后，该大电流恒流源方案得以实现大电流精准输出。
为达到上述的有益效果，本发明内容如下：
提供一种大电流恒流源方案，包括输入模块、控制调整模块、输出模块，
所述输入模块包括交流电源及三相变压器；
所述控制调整模块包括控制中心，以及分别与控制中心通信的触摸屏、低精度恒流源CH1、高精度恒流源CH2；
所述输出模块包括输出正端、输出负端；
所述三相变压器从交流电源取电，并分别给恒流源CH1、恒流源CH2供电；
还包括电连接控制中心的电流传感器，所述恒流源CH1的正极输出端串联电流传感器后与恒流源CH2的正极输出端共同连接至输出正端，恒流源CH1与恒流源CH2的负极输出端共同连接至输出负端。
进一步地，所述恒流源CH2的采样电阻为锰铜合金。
进一步地，所述电流传感器为采用莱姆的IT-400S。
进一步地，所述恒流源CH1的输出精度为0.1％，所述恒流源CH2的输出精度为0.01％。
本发明通过设计一个大电流恒流源方案，待软件人员对其中控制模块的编程后，软件系统根据用户所输入的需求电流值P，控制略小于需求电流值P的电流经恒流源CH1输出，所述电流传感器检测到恒流源CH1输出的实际电流值X1，实际电流值X1反馈到软件系统，软件系统运算得出X2，软件系统控制X2的电流经恒流源CH2输出，恒流源CH1及恒流源CH2并联输出。本发明具有降低电流输出精度的优势，使系统能够准确地输出用户所期待的电流值。
附图说明
图1是本发明实施例1中大电流恒流源方案的系统框图；
图2是本发明实施例2中大电流恒流源方案的系统框图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
如图1所示的大电流恒流源方案，包括输入模块、控制调整模块、输出模块，所述输入模块包括交流电源及三相变压器；所述控制调整模块包括触摸屏、控制中心、输出精度达0.1％的恒流源CH1、输出精度达0.01％的恒流源CH2；电流传感器所述输出模块包括输出正端、输出负端；
其中，三相变压器从交流电源取电，其副边有分别按星形接法和三角形接法连接的两路绕组，这两路分别经整流滤波模块变化成直流电后汇集成一路，并分别给恒流源CH1、恒流源CH2供电；
控制中心为逻辑处理器，其一方面通过RS485与触摸屏通信，另一方面通过CAN总线分别与恒流源CH1、恒流源CH2进行通信；
恒流源CH1的正极输出端串联电流传感器后与恒流源CH2的正极输出端共同连接至输出正端，恒流源CH1与恒流源CH2的负极输出端共同连接至输出负端。
传感器采用莱姆的IT-400S，采集精度0.0044％。
使用时，用户通过触摸屏输入需求电流值P＝300A给控制中心，控制中心接收后，控制恒流源CH1粗调输出300-2＝298A电流(2为系数，实际需要进行调整)，然后用电流传感器采集恒流源CH1输出的实际电流值X1，通过P-X1得出X2，截止控制恒流源CH2输出X2，由于恒流源CH2采用的是高精度小电流控制方式细调节，故可实现输出电流P达到高精度(0.01％)，同时系统成本降低。
进一步地，购买恒流源CH2后，用锰铜合金替换掉其内部的采样电阻，即以锰铜合金作为新采样电阻，由于锰铜合金具有温飘小的优点，可使恒流源CH2输出的电流的输出精度进一步提高。
实施例2
如图2所示，在实施例1的基础上，将输出精度达0.1％的恒流源CH1、输出精度达0.01％的恒流源CH2改为10个精度均为0.01％的恒流源CH，这些恒流源CH均从三相变压器处取电，其输出端并联。
使用时，用户通过触摸屏输入需求电流值P＝300A，控制中心根据需求电流值，控制10个恒流源CH均流输出，即每个输出30A，如此亦可实现高精度输出，同时保证每个恒流源CH的负荷不强，但缺点是成本较高。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种大电流恒流源方案，包括输入模块、控制调整模块、输出模块，其特征在于：
所述输入模块包括交流电源及三相变压器；
所述控制调整模块包括控制中心，以及分别与控制中心通信的触摸屏、低精度恒流源CH1、高精度恒流源CH2；
所述输出模块包括输出正端、输出负端；
所述三相变压器从交流电源取电，并分别给恒流源CH1、恒流源CH2供电；
还包括电连接控制中心的电流传感器，所述恒流源CH1的正极输出端串联电流传感器后与恒流源CH2的正极输出端共同连接至输出正端，恒流源CH1与恒流源CH2的负极输出端共同连接至输出负端。
2.根据权利要求1所述的大电流源恒流方案，其特征在于：所述恒流源CH2的采样电阻为锰铜合金。
3.根据权利要求1所述的大电流源恒流方案，其特征在于：所述电流传感器为采用莱姆的IT-400S。
4.根据权利要求1所述的大电流源恒流方案，其特征在于：所述恒流源CH1的输出精度为0.1％，所述恒流源CH2的输出精度为0.01％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114113769A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 宁波天磁电子科技有限公司 一种电流检测装置及方法

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