CN113258753A - 一种电源单元、电源装置及电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源单元、电源装置及电源系统，电源单元为电源装置中的第一电源单元，第一电源单元用于在负载需求电流值高于第一电源单元的输出电流限值时，获取电源装置中每个电源单元的实际输出电压；根据每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值；向每个第二电源单元发送输出电压平均值，输出电压平均值用于每个第二电源单元执行如下操作：根据输出电压平均值确定第二电源单元的输出电压设置值，每个第二电源单元根据输出电压平均值确定出的输出电压设置值相同。本发明提供的电源单元应用在输出串联的电源装置中，有利于维持电源装置中不同电源单元的输出功率均衡，提高各电源单元和整个电源装置的使用寿命和电源装置的可靠性。

Description

一种电源单元、电源装置及电源系统

技术领域

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种电源单元、电源装置及电源系统。

背景技术

随着能源行业的发展，用户对于电源的输出电压范围需求也越来越宽，当输出电压需求超过2000V时，常规的半导体元器件很难满足电压应力要求，需要进行器件级的串联，器件级串联设计困难，所以目前通常采用将电源的输出串联来提升电源输出电压范围。在多电源输出串联系统中，在实际负载需求大于系统中部分电源的输出电流限值时，整个系统会存在不同电源间输出功率不均衡的问题，若整个系统长期处于输出功率不均衡的状态，则会导致整个系统的使用寿命缩短。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种电源单元、电源装置及电源系统，以期在电源单元输出串联场景中，实现各电源单元的输出功率均衡，有利于提高电源单元的使用寿命和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种电源单元，所述电源单元为电源装置中的第一电源单元，所述电源装置包括所述第一电源单元和至少一个第二电源单元，所述第一电源单元的输出端口和每个第二电源单元的输出端口串联后连接负载，所述电源装置中任意两个电源单元通过通信总线通信连接，所述第一电源单元为所述电源装置中输出电流限值最小的电源单元；

所述第一电源单元用于在负载需求电流值高于所述第一电源单元的输出电流限值时，获取所述电源装置中每个电源单元的实际输出电压；根据所述每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值；向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值，所述输出电压平均值用于每个所述第二电源单元执行如下操作：根据所述输出电压平均值确定所述第二电源单元的输出电压设置值，每个第二电源单元根据所述输出电压平均值确定出的输出电压设置值相同。

进一步的，在向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值方面，所述第一电源单元具体用于：在所述第一电源单元的实际输出电压与所述系统设置电压值的差值大于预设差值时，向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值，所述系统设置电压值为所述负载需求电流值不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，所述电源装置中每个电源单元的输出电压设置值。

进一步的，所述输出电压平均值具体用于每个所述第二电源单元执行如下操作：将所述输出电压平均值和系统设置电压值中较小的电压值确定为所述第二电源单元的输出电压设置值，所述负载需求电流不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，所述电源单元中每个电源单元的输出电压设置值为所述系统设置电压值。

进一步的，所述电源装置中任意两个不同的电源单元的输出电流限值不相同。

进一步的，所述电源装置中第三电源单元的输出电流限值根据预设的第一限流值、所述第三电源单元对应的第一参数值和预设的电流限值调整参数确定，所述第三电源单元对应的第一参数值越大，所述第三电源单元的输出电流限值和所述第一限流值的差值越大；

其中，所述差值和所述预设的电流限值调整参数呈比例关系，所述第三电源单元为电源装置中任一个电源单元，所述电源装置中每个电源单元对应一个第一参数值，任意两个不同的电源单元对应的第一参数值不相同，所述第一电源单元对应的第一参数值最小。

进一步的，所述第三电源单元的输出电流限值=第一限流值+所述第三电源单元对应的第一参数值×所述电流限值调整参数，所述电流限值调整参数根据预设的额定电流值和预设的稳流精度值确定。

进一步的，所述电流限值调整参数=（2÷预设参数差）×所述预设的稳流精度值×所述预设的额定电流值，其中，根据所述电源装置中各电源单元对应的第一参数值从小到大或从大到小，对所述各电源单元排序时，任意两个相邻的电源单元对应的第一参数值的差值均为所述预设参数差。

进一步的，所述电源装置中任一个电源单元包括：

控制模块、电源模块、二极管模块和电容模块；

所述控制模块连接所述电源模块的控制端口，所述控制模块通过通信总线与其他电源单元通信连接，所述电源模块的输入端用于连接外部电源，所述电源模块的正极输出端与所述二极管模块的负极、所述电容模块的第一端合路后连接所述电源单元的正极输出端口，所述电源模块的负极输出端与所述二极管模块的正极、所述电容模块的第二端合路后连接所述电源单元的负极输出端口；

所述第一电源单元的控制模块用于在负载需求电流值高于所述第一电源单元的输出电流限值时，获取所述电源装置中每个电源单元的实际输出电压；根据所述每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值；向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值；

所述第一电源单元的电源模块用于，在所述负载需求电流不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，根据所述第一电源单元的输出电压设置值输出用于给负载充电的电信号，在所述负载需求电流高于所述第一电源单元的输出电流限值时，根据所述第一电源单元的输出电流限值输出用于给负载充电的电信号；所述第一电源单元的电容模块用于对所述电源模块输出的电信号进行滤波处理；所述第一电源单元的二极管模块用于防止所述其他电源单元的输出影响所述第一电源单元的电容模块。

本发明还提供一种电源装置，该电源装置包括如第一方面所述的电源单元，所述电源单元为第一电源单元、至少一个第二电源单元，所述第一电源单元的输出端口和每个第二电源单元的输出端口串联后连接负载，所述电源装置中任意两个电源单元通过通信总线通信连接，所述第一电源单元为所述电源装置中输出电流限值最小的电源单元。

本发明还提供一种电源系统，包括如第一方面所述的电源单元或如第二方面所述的电源装置。

本发明的有益效果：

相对于现有技术，本发明提供了一种电源单元、电源装置及电源系统，电源装置包括第一电源单元和至少一个第二电源单元，第一电源单元的输出端口和每个第二电源单元的输出端口串联后连接负载。电源装置中输出电流限值最小的电源单元为第一电源单元，在负载需求电流值高于第一电源单元的输出电流限值时，第一电源单元根据电源装置中每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值，并发送给每个第二电源单元，用于每个第二电源单元根据该输出电压值确定出相同的输出电压设置值。即整个电源装置进入不同电源单元间输出功率不平衡状态时，第一电源单元则根据每个电源单元实际输出电压确定输出电压平均值，并发送给每个第二电源单元用于调整每个第二电源单元的输出电压设置值，并且每个第二电源单元的输出电压设置值为相同的值，由于串联电路中电流相同，电源装置不同的电源单元间的输出功率可逐渐调节为相对均衡的状态。可见，本发明提供的电源单元应用在输出串联的电源装置中，有利于维持电源装置中不同电源单元的输出功率均衡，提高各电源单元和整个电源装置的使用寿命和电源装置的可靠性。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明提供的一种电源装置中各电源单元的电路连接原理示意图；

图2是本发明提供的一种电源单元的电路原理示意图；

图3是本发明提供的另一种电源单元的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

目前，在多电源输出串联的系统中，当实际负载需求小于系统中每个电源的限流值时，所有电源工作在电压环，即所有电源按照系统设定的相同的电压输出。由于电源输出串联使用，串联回路中所有电源输出电流完全相同，所以在电压环工作时，所有电源的输出功率相对均衡。

而当实际负载需求大于系统中部分电源的限流值时，限流值低于负载需求的电源会根据自身限流值依次进入电流环工作，其他限流值高于负载需求的电源工作在电压环。具体的，限流值最小的电源会最先进入电流环，控制自身的输出电流不超过自身的限流值，由于整个串联系统的输出电流被工作在电流环的电源的限流值限制，则整个系统的总输出电压会被拉低，工作在电压环的电源仍然按照设定的电压值输出，工作在电流环的电源输出电压不受控制会被拉低，低于设定的电压值，当电源的输出电压下降为0甚至在其他电源的输出影响下反向后，其他电源根据自身限流值大小依次进入电流环。

也就是说，最终整个串联系统中限流值低于负载需求的部分电源均工作在电流环，其他电源工作在电压环，工作在电流环的电源输出电压低于工作在电压环的电源，整个系统处于功率不均衡的状态，若整个系统长期处于功率不均衡的状态，将会影响整个系统和内部电源的使用寿命和可靠性。

针对上述问题，本发明提供一种电源单元、电源装置及电源系统，下面结合附图进行详细说明。

实施例1：

参照图1，本实施例提供了一种电源单元，所述电源单元为电源装置中的第一电源单元，所述电源装置包括所述第一电源单元和至少一个第二电源单元，所述第一电源单元的输出端口和每个第二电源单元的输出端口串联后连接负载，所述电源装置中任意两个电源单元通过通信总线通信连接，所述第一电源单元为所述电源装置中输出电流限值最小的电源单元；

所述第一电源单元用于在负载需求电流值高于所述第一电源单元的输出电流限值时，获取所述电源装置中每个电源单元的实际输出电压；根据所述每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值；向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值，所述输出电压平均值用于每个所述第二电源单元执行如下操作：根据所述输出电压平均值确定所述第二电源单元的输出电压设置值，每个第二电源单元根据所述输出电压平均值确定出的输出电压设置值相同。

具体的，图1示出了电源装置中各电源单元输出端的连接方式，电源装置中包括多个电源单元（图中仅示例性的示出了两个电源单元），除最末端的两个电源单元外，每个电源单元的正极输出端口连接与其相邻的一个电源单元的负极输出端口，每个电源单元的负极输出端口连接与其相邻的另一个电源单元的正极输出端口，最末端的两个电源单元中，未连接其他电源单元负极输出端口的电源单元的正极输出端口连接电源装置的正极输出端口，未连接其他电源单元的正极输出端口的电源单元的负极输出端口连接电源装置的负极输出端口。例如，图1中第一电源单元的正极输出端口Vo1+连接电源装置的正极输出端口Vout+，第二电源单元的负极输出端口Vo2-连接电源装置的负极输出端口Vout-。

具体实现中，当该电源装置应用在车辆电源系统中时，通信总线可以是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线，即每两个电源单元可通过CAN总线通信连接。

具体实现中，考虑到负载需求电流超过电源装置内部分电源单元（后述第一部分电源单元）的输出电流限值时，第一部分电源单元的实际输出电压会先被拉低，电源装置在当前负载下实际总输出电压低于原本设定的总输出电压。即第一部分电源单元中每个电源单元的实际输出电压低于原本设定的总输出电压的平均值，此时若不对第一部分电源单元的输出电压值进行设置，同时第二部分电源单元（电源装置中除第一部分电源单元外的其他电源单元）仍然按照原本设定的总输出电压的平均值控制输出，则第一部分电源单元的实际输出电压会一直低于第二部分电源单元的实际输出电压，整个电源装置一直处于功率不均衡的状态。

因此，当负载需求电流高于第一电源单元的输出电流限值，即电源装置内不同电源单元间出现输出功率不均衡的情况时，第一电源单元可根据每个电源单元的实际输出电压确定输出电压平均值，并发送给每个第二电源单元用于确定输出电压设置值。具体实现中，每个第二电源单元可以将输出电压平均值确定为本单元的输出电压设置值，也就是说，每个第二电源单元均按照输出电压平均值控制本单元的输出电压。

具体的，每个电源单元的实际输出电压即可以是该电源单元的输出电压采样值。第一电源单元可通过通信总线接收来自每个第二电源单元的输出电压采样值。具体的，每个第二电源单元可以实时（可以设置每间隔预设时间）的向第一电源单元发送本单元的输出电压采样值，同时，第一电源单元也可实时采集本单元的输出电压采样值。即第一电源单元不断获取每个电源单元的实际输出电压，并确定出输出电压平均值，进而不断的根据输出电压平均值调整每个第二电源单元的输出电压设置值。

由于每个第二电源单元均按照输出电压平均值（实际总输出电压除以电源单元的数量得到的电压值）控制本单元的输出电压，第一电源单元的实际输出电压自然会逐渐变化为与每个第二电源单元相等的状态，由于串联回路中各电源单元的输出电流天然相等，而各电源单元的实际输出电压都调整为输出电压平均值，因此整个电源装置中各电源单元的输出功率基本均衡。

此外，具体实现中，第一电源单元还用于控制本单元的输出电流不超过本单元的输出电流限值。即最终，电源装置中每个第二电源单元工作在电压环，电压设置值为输出电压平均值，第一电源单元工作在电流环，控制整个输出串联回路中电流不超过第一电源单元的输出电流限值。

具体实现中，输出电压平均值可以通过如下公式确定：

Vmain_set=Vo_samp÷N；

其中，Vmain_set即输出电压平均值，Vo_samp为电源装置中每个电源单元的实际输出电压的总和，N为电源装置中电源单元的数量。第一电源单元可以通过通信总线与系统中其他电源单元进行通信，从而确定电源装置中电源单元的数量。

此外，实际应用中，第一电源单元可以被设置为只要上电工作则实时获取自身的实际输出电压，第二电源单元可以被设置为只要上电工作则实时保持向第一电源单元发送本单元的实际输出电压，或者，出于减少不必要的数据发送的考虑，第一电源单元可以被设置为在负载需求电流大于本单元的输出电流限值时，向每个第二电源单元发送实际输出电压获取请求，第一电源单元也可以被设置为在接收到来自第一电源单元的实际输出电压获取请求时，才开始向第二电源单元实时发送其输出电压采样值，此处不做具体限定。

在本实施例中，在向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值方面，所述第一电源单元具体用于：在所述第一电源单元的实际输出电压与系统设置电压值的差值大于预设差值时，向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值，所述负载需求电流不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，所述电源单元中每个电源单元的输出电压设置值为所述系统设置电压值。

具体实现中，由于在第一电源单元未向第二电源单元发送输出电压平均值时，即负载需求电流不超过第一电源单元的输出电流限值时，第一电源单元和第二电源单元按照原本设定的输出电压（即系统设置电压值）控制输出，而第一电源单元向第二电源单元发送输出电压平均值时，第二电源单元则会根据输出电压值重新确定输出电压设置值，第一电源单元的输出电压也会随着第二电源单元的输出电压改变而改变。

其中，第一电源单元在负载需求电流大于本单元输出电流限值时，输出电压会下降，总输出电压下降，则输出电压平均值低于系统设置电压值，第二电源单元根据输出电压平均值调整输出电压时，第一电源单元的输出电压又会上升。为了避免由于负载需求电流与第一电源单元的输出电流限值差值很小，即第一电源单元的实际输出电压在系统设置电压值附近来回波动（即第一电源单元的实际输出电压与系统设置电压值的差值很小），导致反复根据不同策略调整第二电源单元的输出电压设置值，因此，通过设置一个电压回差，即输出电压低于系统设置电压值一定程度后，才向每个第二电源单元发送输出电压平均值，有利于避免各电源单元的输出电压反复调节波动。

举例来说，例如V1为第一电源单元的实际输出电压，Vset为系统设置电压值，ΔV为预设差值，则第一电源单元在V1＜Vset-ΔV时，才向第二电源单元发送输出电压平均值。

在本实施例中，所述输出电压平均值具体用于每个所述第二电源单元执行如下操作：将所述输出电压平均值和系统设置电压值中较小的电压值确定为所述第二电源单元的输出电压设置值，所述负载需求电流不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，所述电源单元中每个电源单元的输出电压设置值为所述系统设置电压值。

具体实现中，电源装置中可以包括一个监控单元，该监控单元通过通信总线与各电源单元连接，用于向各电源单元发送系统设置电压值，该系统设置电压值可以是监控单元确定的负载的需求电压值；或者在电源装置中没有监控单元的情况下，系统设置电压值可以是一个预设的固定值，预存在每个电源单元中。

具体的，监控系统可直接向每个电源单元发送总输出电压设置值Vtotal或者单电源单元的系统设置电压值Vset，若监控系统向每个电源单元发送的是Vtotal，则每个电源单元在上电后与其他电源单元通信确定电源单元的数量N，根据Vtotal÷N得到该系统设置电压值Vset。同理，也可将Vtotal预存在每个电源单元中，每个电源单元根据电源装置中电源单元的数量确定Vset，或者直接将Vset预存在每个电源单元中。

具体实现中，若系统设置电压值高于输出电压平均值，即电源装置中部分电源单元的实际输出电压低于系统设置电压，也就是说，部分电源单元的实际输出电压低于另一部电源单元的实际输出电压，此时，为了避免各电源单元输出电压不均衡，将每个第二电源单元的输出电压设置值均为输出电压平均值（根据每个电源单元的实际输出电压确定出的平均值），则第一电源单元的输出电压也可调整为和每个第二电源单元输出电压均衡的状态。

若系统设置电压值本身低于输出电压平均值，即电源装置的实际总输出电压高于系统设置电压值对应的总设置电压。由于系统设置电压值为监控单元设置的负载需求电压，或者是预设置的每个电源单元的输出电压，在实际输出电压值高于预设值的总设置电压时，每个第二电源单元将系统设置电压值确定为本单元的输出电压设置值时，第一电源单元的输出电压也会自然调整为系统设置电压，实现输出电压均衡。

在本实施例中，所述电源装置中任意两个不同的电源单元的输出电流限值不相同。

具体实现中，考虑到在突加深度限流负载的情况下，也就是负载需求电流突然变大很多的情况下，因为负载变化是瞬时的，第一电源单元不能立刻向每个第二电源单元发送输出电压平均值，即整个电源装置中的电源单元不能立刻调整为输出功率相对均衡的状态。在负载变化的瞬间，电源装置中输出电流限值小于负载需求电流的电源单元的输出电压会突然降低（即进入电流环，控制本单元输出电流不超过本单元的输出电流限值），之后才能在输出电压平均值的调节下达到输出功率相对均衡的状态（即除第一电源单元外，输出电流限值小于负载需求电流的电源单元均退出电流环，每个第二电源单元工作在电压环，根据来自第一电源单元的输出电压平均值确定出相同的输出电压设置值）。

因此，将每个电源单元的输出电流限值设置为不同值，即整个电源装置分段设置输出电流限值，在突加深度限流负载时，由于不同电源单元的输出电流限值不同，输出限流值低于负载需求电流的电源单元会依次降低。有利于避免多个电源单元的限流值相同且均小于负载需求电流时，电源装置中多个电源单元的电压同时下降，导致整个电源装置的输出状态变化较大从而出现振荡。

在本实施例中，所述电源装置中第三电源单元的输出电流限值根据预设的第一限流值、所述第三电源单元对应的第一参数值和预设的电流限值调整参数确定，所述第三电源单元对应的第一参数值越大，所述第三电源单元的输出电流限值和所述第一限流值的差值越大；

其中，所述差值和所述预设的电流限值调整参数呈比例关系，所述第三电源单元为电源装置中任一个电源单元，所述电源装置中每个电源单元对应一个第一参数值，任意两个不同的电源单元对应的第一参数值不相同，所述第一电源单元对应的第一参数值最小。

具体实现中，电源装置若包括监控单元，则可每个电源单元可接收来自监控单元的第一限流值；或者，第一限流值也可以预存在每个电源单元中，每个电源单元可根据该第一限流值确定本单元的输出电流限值。具体的，每个电源单元可根据本单元对应的第一参数值和预设的电流限值调整参数，确定本单元的输出电流限值与第一限流值的差值，第一参数值越大则差值越大，而第一电源单元对应的第一参数值最小，且第一电源单元的输出电流限值最小，也就是说，电源单元确定出的差值越大，则该电源单元的输出电流限值越大，即电源单元对应的第一参数值越大，该电源单元的输出电流限值越大。

有利于保证负载需求大于部分电源单元的输出电流限值时，输出电流限值小于负载需求电流的电源单元，根据第一参数值从小到大的顺序输出电压依次降低，后续在第一电源单元的输出电压平均值调节下，根据第一参数值从大到小的顺序输出电压依次回升，最终每个电源单元的输出电压维持在相对均衡的状态。

具体实现中，出于便捷性的考虑，第一参数值可以是每个电源单元的地址，由于每个电源单元的地址都不相同，无需额外再为每个电源单元设置一个关联的参数值作为第一参数值。

例如，电源装置中包括N个电源单元，则N个电源单元的地址可以分别为0至（N－1）的N个整数，其中地址为0的电源单元即第一电源单元。在突加深度限流负载时，地址为0的电源单元即第一电源单元进入电流环（即控制本单元的输出电流不超过本单元的输出电流限值，使得本单元输出电压下降），并且输出电压立即降到0V，然后地址1的电源单元进入电流环，并且输出电压也立即降到0V，根据实际的深度限流负载所对应的负载需求电流大小，最终当地址为M（M小于等于N）的进入电流环，地址M的电源单元输出电压稳定在0V以上时，电源装置实现了添加负载后的总输出电压稳定，然后在第一电源单元确定出的输出电压平均值的调节下，从地址M的电源单元开始，地址小于M的电源单元依次退出电流环，进入电压环工作，最终实现第一电源单元工作在电流环，第二电源单元均工作在电压环，每个电源单元的输出电压均衡，进而整个电源装置中不同电源单元的输出功率均衡。同时，每个电源单元根据本单元的地址确定本单元的输出电流限值，有利于提高输出电流限值确定的便捷性。

在本实施例中，所述第三电源单元的输出电流限值=第一限流值+所述第三电源单元对应的第一参数值×所述电流限值调整参数，所述电流限值调整参数根据预设的额定电流值和预设的稳流精度值确定。

其中，每个电源单元的额定电流值相等，均为该预设的额定电流值。预设的稳流精度值用于表征电源单元输出电流的波动程度。具体实现中，即使电源单元按照设定的输出电流值控制输出，其实际的输出电流值都可能在设定的输出电流值附近一定范围内变化，稳流精度值则用于表征此变化范围，例如，电源单元的实际输出电流=设定输出电流±额定电流值×稳流精度值。

因此，为了保证在突加负载的过程中，电源装置中的各电源单元可以按照输出电流限值从小到大（即第一参数值从小到大）的顺序依次进入电流环，以及在第一电源单元的输出电压平均值调节下，按照输出电流限值从大到小的顺序依次退出电流环。则需要保证输出电流限值最接近的两个电源单元中，输出电流限值小的电源单元进入电流环，按照输出电流限值控制输出时，即使实际输出电流有波动，实际输出电流也不会达到输出电流限值大的电源单元的输出电流限值，以避免输出电流限值大的电源单元检测到实际输出电流采样值达到本单元的输出电流限值而进入电流环，即避免输出电流限值最接近的两个输出单元同时进入电流环。

因此，可根据预设的额定电流值和稳流精度值确定电流限值调整参数，即根据预设的额定电流和稳流精度值确定各电源单元的输出电流限值，例如根据预设的额定电流和稳流精度值确定电流限值调整参数，以使得各电源单元的输出电流限值中，任意两个最接近的输出电流限值的差值（取绝对值）不小于额定电流值×稳流精度值，例如，该差值等于2×额定电流值×稳流精度值。根据预设的额定电流值和稳流精度值确定电流限值调整参数，有利于保证各电源单元依次进入电流环，提高电源装置工作的可靠性。

具体实现中，电流限值调整参数可以是预配置在每个电源单元中的，每个电源单元可直接根据本单元对应的第一参数值，以及预设的第一限流值和电流限值调整参数，确定本单元的输出电流限值。

在本实施例中，所述电流限值调整参数=（2÷预设参数差）×所述预设的稳流精度值×所述预设的额定电流值，其中，根据所述电源装置中各电源单元对应的第一参数值从小到大或从大到小，对所述各电源单元排序时，任意两个相邻的电源单元对应的第一参数值的差值均为所述预设参数差。

其中，任意两个相邻的电源单元对应的第一参数值的差值即：该两个相邻的电源单元中对应的第一参数值中，任意一个第一参数值减去另一个第一参数值的差值的绝对值。任意两个相邻的电源单元对应的第一参数值的差值均为所述预设参数差，即任意两个相邻电源单元的第一参数值的差值均相等，每个电源单元确定输出电流限值时，电流限值调整参数相等。

具体实现中，考虑到在突加深度限流负载时，电源装置各电源单元的输出串联回路中可能出现最大输出电流尖峰（即各电源单元对应的输出电流限值中最大的输出电流限值），为了避免过大的输出电流损坏电源装置甚至是负载，电流限值调整参数的值不能设置得过大。

因此，可以确定（2÷预设参数差）×所述预设的稳流精度值×所述预设的额定电流值为电流限值调整参数，即输出电流限值最接近（第一参数值最接近）的两个电源单元间，输出电流限值的差值的绝对值为2×所述预设的稳流精度值×所述预设的额定电流值，有利于在保证电源单元电压依次下降的同时，避免最大输出电流尖峰过大而损坏单元或装置。

具体实现中，出于便捷性的考虑，每个电源单元对应的第一参数值可以是该电源单元的地址，举例来说，以每个电源单元对应的第一参数为该电源单元的地址，每个电源单元的地址分别为0至（N－1）的整数为例，则电流限值调整参数=2×所述预设的稳流精度值×所述预设的额定电流值；第三电源单元（即电源装置中任意一个电源单元）的输出电流限值=第一限流值+第三电源单元的地址×2×所述预设的稳流精度值×所述预设的额定电流值。其中，预设的稳流精度值可以是1%，即电流限值调整参数值为额定电流值的2%。

通过具体的公式进行说明，则第三电源单元的输出电流限值具体可通过如下公式确定：

Iset_m=（Iset+M×ΔI）；

ΔI=2×Y×I；

其中，Iset_m即第三电源单元的输出电流限值，Iset为第一限流值，M为第三电源单元的地址，ΔI即电流限值调整参数，Y为稳流精度值，I为额定电流值。

在本实施例中，参照图2，所述电源装置中任一个电源单元包括：控制模块、电源模块、二极管模块和电容模块；

所述控制模块连接所述电源模块的控制端口，所述控制模块通过通信总线与其他电源单元通信连接，所述电源模块的输入端用于连接外部电源，所述电源模块的正极输出端与所述二极管模块的负极、所述电容模块的第一端合路后连接所述电源单元的正极输出端口（V_O ⁺），所述电源模块的负极输出端与所述二极管模块的正极、所述电容模块的第二端合路后连接所述电源单元的负极输出端口（V_O ^-）；

所述第一电源单元的控制模块用于在负载需求电流值高于所述第一电源单元的输出电流限值时，获取所述电源装置中每个电源单元的实际输出电压；根据所述每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值；向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值；

所述第一电源单元的电源模块用于，在所述负载需求电流不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，根据所述第一电源单元的输出电压设置值输出用于给负载充电的电信号，在所述负载需求电流高于所述第一电源单元的输出电流限值时，根据所述第一电源单元的输出电流限值输出用于给负载充电的电信号；所述第一电源单元的电容模块用于对所述电源模块输出的电信号进行滤波处理；所述第一电源单元的二极管模块用于防止所述其他电源单元的输出影响所述第一电源单元的电容模块。

其中，参照图3，二极管模块可以是二极管，电容模块可以是电解电容；控制模块连接电源模块的控制端口，电源模块的正极输出端与二极管的负极、点解电容的第一端合路后连接电源单元的正极输出端口（V_O ⁺），电源模块的负极输出端与二极管的正极、电解电容的第二端合路后连接电源单元的负极输出端口（V_O ^-）。

具体实现中，每个电源单元的内部结构均可以是相同的，即第一电源单元内部模块的工作原理可以援引到每个第二电源单元。

具体实现中，考虑到每个电源单元在负载需求电流值超过自身限流值时，输出电压会逐渐下降，为了避免电源单元的输出电压下降为0后，受其他电源单元的输出影响，本单元内部电容模块出现负压反向充电造成器件损坏的情况发生。在每个电源单元的内部设置上述二极管模块作为电路保护二极管，以将电容模块两端的负压钳位至二极管导通压降，每个电源单元输出电压降为0后，则内部二极管模块正相导通，电容模块不会受其他电源单元输出的影响。

实施例2：

本实施例提供一种电源装置，包括上述实施例1中的电源单元，所述电源单元为第一电源单元、至少一个第二电源单元，所述第一电源单元的输出端口和每个第二电源单元的输出端口串联后连接负载，所述电源装置中任意两个电源单元通过通信总线通信连接，所述第一电源单元为所述电源装置中输出电流限值最小的电源单元。

实施例3：

本实施例提供一种电源系统，包括上述实施例1中所描述的电源单元或实施例2中所描述的电源装置。

相对于现有技术，本发明提供了一种电源单元、电源装置及电源系统，电源装置包括第一电源单元和至少一个第二电源单元，第一电源单元的输出端口和每个第二电源单元的输出端口串联后连接负载。电源装置中输出电流限值最小的电源单元为第一电源单元，在负载需求电流值高于第一电源单元的输出电流限值时，第一电源单元根据电源装置中每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值，并发送给每个第二电源单元，用于每个第二电源单元根据该输出电压值确定出相同的输出电压设置值。即整个电源装置开始进入不同电源单元间输出功率不平衡状态时，第一电源单元则开始根据每个电源单元实际输出电压确定输出电压平均值，并发送给每个第二电源单元用于调整每个第二电源单元的输出电压设置值，并且每个第二电源单元的输出电压设置值为相同的值，由于串联电路中电流相同，电源装置不同的电源单元间的输出功率可逐渐调节为相对均衡的状态。可见，本发明提供的电源单元应用在输出串联的电源装置中，有利于维持电源装置中不同电源单元的输出功率均衡，提高各电源单元和整个电源装置的使用寿命和电源装置的可靠性。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，以上仅为本发明的较佳实施例而已，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)

1.一种电源单元，其特征在于，所述电源单元为电源装置中的第一电源单元，所述电源装置包括所述第一电源单元和至少一个第二电源单元，所述第一电源单元的输出端口和每个第二电源单元的输出端口串联后连接负载，所述电源装置中任意两个电源单元通过通信总线通信连接，所述第一电源单元为所述电源装置中输出电流限值最小的电源单元；

所述第一电源单元用于在负载需求电流值高于所述第一电源单元的输出电流限值时，获取所述电源装置中每个电源单元的实际输出电压；根据所述每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值；向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值，所述输出电压平均值用于每个所述第二电源单元执行如下操作：根据所述输出电压平均值确定所述第二电源单元的输出电压设置值，每个第二电源单元根据所述输出电压平均值确定出的输出电压设置值相同。

2.根据权利要求1所述的电源单元，其特征在于，在向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值方面，所述第一电源单元具体用于：

在所述第一电源单元的实际输出电压与系统设置电压值的差值大于预设差值时，向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值，所述负载需求电流不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，所述电源单元中每个电源单元的输出电压设置值为所述系统设置电压值。

3.根据权利要求1所述的电源单元，其特征在于，所述输出电压平均值具体用于每个所述第二电源单元执行如下操作：将所述输出电压平均值和系统设置电压值中较小的电压值确定为所述第二电源单元的输出电压设置值，所述负载需求电流不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，所述电源单元中每个电源单元的输出电压设置值为所述系统设置电压值。

4.根据权利要求1所述的电源单元，其特征在于，所述电源装置中任意两个不同的电源单元的输出电流限值不相同。

5.根据权利要求4所述的电源单元，其特征在于，所述电源装置中第三电源单元的输出电流限值根据预设的第一限流值、所述第三电源单元对应的第一参数值和预设的电流限值调整参数确定，所述第三电源单元对应的第一参数值越大，所述第三电源单元的输出电流限值和所述第一限流值的差值越大；

其中，所述差值和所述预设的电流限值调整参数呈比例关系，所述第三电源单元为电源装置中任一个电源单元，所述电源装置中每个电源单元对应一个第一参数值，任意两个不同的电源单元对应的第一参数值不相同，所述第一电源单元对应的第一参数值最小。

6.根据权利要求5所述的电源单元，其特征在于，所述第三电源单元的输出电流限值=第一限流值+所述第三电源单元对应的第一参数值×所述电流限值调整参数，所述电流限值调整参数根据预设的额定电流值和预设的稳流精度值确定。

7.根据权利要求6所述的电源单元，其特征在于，所述电流限值调整参数=（2÷预设参数差）×所述预设的稳流精度值×所述预设的额定电流值，其中，根据所述电源装置中各电源单元对应的第一参数值从小到大或从大到小，对所述各电源单元排序时，任意两个相邻的电源单元对应的第一参数值的差值均为所述预设参数差。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电源单元，其特征在于，所述电源装置中任一个电源单元包括：

控制模块、电源模块、二极管模块和电容模块；

所述控制模块连接所述电源模块的控制端口，所述控制模块通过通信总线与其他电源单元通信连接，所述电源模块的输入端用于连接外部电源，所述电源模块的正极输出端与所述二极管模块的负极、所述电容模块的第一端合路后连接所述电源单元的正极输出端口，所述电源模块的负极输出端与所述二极管模块的正极、所述电容模块的第二端合路后连接所述电源单元的负极输出端口；

所述第一电源单元的控制模块用于在负载需求电流值高于所述第一电源单元的输出电流限值时，获取所述电源装置中每个电源单元的实际输出电压；根据所述每个电源单元的实际输出电压，确定输出电压平均值；向每个所述第二电源单元发送所述输出电压平均值；

所述第一电源单元的电源模块用于，在所述负载需求电流不高于所述第一电源单元的输出电流限值时，根据所述第一电源单元的输出电压设置值输出用于给负载充电的电信号，在所述负载需求电流高于所述第一电源单元的输出电流限值时，根据所述第一电源单元的输出电流限值输出用于给负载充电的电信号；所述第一电源单元的电容模块用于对所述电源模块输出的电信号进行滤波处理；所述第一电源单元的二极管模块用于防止所述其他电源单元的输出影响所述第一电源单元的电容模块。

9.一种电源装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述电源单元，所述电源单元为第一电源单元、至少一个第二电源单元，所述第一电源单元的输出端口和每个第二电源单元的输出端口串联后连接负载，所述电源装置中任意两个电源单元通过通信总线通信连接，所述第一电源单元为所述电源装置中输出电流限值最小的电源单元。

10.一种电源系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电源单元或如权利要求9所述的电源装置。

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