CN114243881B - 一种电源冗余功率系统的输出同步调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源冗余功率系统的输出同步调节方法，包括：各电源模块将全部同步调节总线配置为高阻抗；控制模块将一个电源模块配置为主机电源，将其余电源模块配置为从机电源；主机电源将全部同步调节总线配置为IO口输出，并将全部同步调节总线上的电平均配置为高电平；控制模块根据n条同步调节总线生成p个目标配置数据；控制模块根据预设的调节协议及各目标配置数据生成相应的调节指令；主机电源根据调节指令将全部同步调节总线上的高电平转化为p种不同的调节电平；主机电源和各从机电源根据各目标配置数据和各调节电平同步调节输出电压或输出电流。本发明同步调节各电源模块的输出电压或输出电流。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电源冗余功率系统的输出同步调节方法。
背景技术
现有技术中的电源冗余功率系统中包括若干电源和负载系统，若干电源的输出端连接至负载系统，同时负载系统一般均直接通过PMBus(Power Management Bus,电源管理总线)对电源冗余功率系统中的各电源的输出电压或恒流点进行调节。但是目前负载系统在通过PMBus调节电源冗余功率系统中的各电源的输出电压或恒流点时，不可避免的会出现短时间的各电源并联不均流或串联不均压的问题，上述问题会进一步造成某些电源输出过多电流或者输出电压过高，严重情况下会使负载系统宕机或电源损坏。现有的技术一般会通过提高电源功率容量或者提高电源与负载系统的通讯同步性来解决上述问题，但是上述两种现有的方案会增加设计成本和负载系统的设计难度。并且如果负载系统与各电源之间是一对一通讯或电源个数比较多，则无法解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种电源冗余功率系统的输出同步调节方法，用于同步调节各电源模块的输出电压或输出电流，同时设计简洁，节省成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种电源冗余功率系统的输出同步调节方法，包括：
提供至少一电源模块，各所述电源模块均预先配置有设备地址，所述设备地址设置有N个；
控制模块，所述控制模块与各所述电源模块之间均连接有电源管理总线和至少一同步调节总线，所述电源管理总线设置有N条，所述同步调节总线设置有n条；
其特征在于，所述输出同步调节方法包括：
步骤S1，各所述电源模块将全部所述同步调节总线均配置为高阻抗；
步骤S2，所述控制模块将其中一个所述设备地址相对应的所述电源模块配置为主机电源，将其余所述电源模块配置为从机电源；
步骤S3，所述主机电源将全部所述同步调节总线配置为IO口输出，并将全部所述同步调节总线上的电平均配置为高电平；
步骤S4，所述控制模块根据n条所述同步调节总线生成p个目标配置数据，并通过所述电源管理总线发送至所述主机电源和各所述从机电源；
步骤S5，所述控制模块根据预设的调节协议及各所述目标配置数据生成相应的调节指令，并发送至所述主机电源；
步骤S6，所述主机电源根据所述调节指令将全部所述同步调节总线上的高电平转化为p种不同的调节电平；
步骤S7，所述主机电源和各所述从机电源均根据各所述目标配置数据和各所述调节电平同步调节输出电压或输出电流。
进一步地，所述输出同步调节方法还包括主机电源切换步骤，所述主机电源切换步骤包括：
步骤A1，所述主机电源实时汇报主机状态至所述控制模块，当所述控制模块判断所述主机电源处于异常时，所述异常包括所述主机电源的实时输出电压不在预设的电压范围内或实时输出电流不在预设的电流范围内或实时状态位汇报异常，所述控制模块使能主机电源切换模式；
步骤A2，处于异常的所述主机电源维持对全部所述同步调节总线的电平状态；
步骤A3，所述控制模块将所述从机电源中的其中一个所述电源模块配置为新的所述主机电源；
步骤A4，新的所述主机电源将全部所述同步调节总线配置为IO口输出，并将全部所述同步调节总线上的电平均配置为与步骤A2中的电平状态一致；
步骤A5，所述控制模块将处于异常的所述主机电源配置为所述从机电源，该所述从机电源停止对全部所述同步调节总线的控制，返回步骤A1。
进一步地，所述步骤A1包括：
步骤A11，所述主机电源对自身的状态数据进行检测，得到所述主机状态，并发送至所述控制模块；
步骤A12，所述控制模块将所述主机状态与预设的判断标准进行比对，得到一状态比较结果；
步骤A13，控制模块根据所述状态比较结果判断所述主机状态是否处于异常：
若是，则所述控制模块使能主机电源切换模式，随后转向步骤A2；
若否，则所述控制模块使能同步调节模式，随后转向步骤S1。
进一步地，所述目标配置数据的个数p和所述同步调节总线的条数n之间的关系配置为：p＝2n-1。
进一步地，所述步骤S4包括：
步骤S41，所述控制模块根据n条所述同步调节总线生成p个所述目标配置数据后，对根据预设的加密密钥对各所述目标配置数据进行加密处理，并将加密后的p个所述目标配置数据发送至所述主机电源和各所述从机电源；
步骤S42，所述主机电源和各所述从机电源在接收到加密后的p个所述目标配置数据后，根据对应于所述加密密钥的解密密钥对加密后的p个所述目标配置数据进行解密处理，得到解密后的p各所述目标数据，并保存。
进一步地，所述步骤S7包括：
步骤S71,所述主机电源和各所述从机电源均预先配置有各所述调节电平与调节斜率之间的关联关系；
步骤S72，所述主机电源和各所述从机电源根据各所述调节电平和所述关联关系得到相应的调节斜率；
步骤S73，所述主机电源和各所述从机电源根据各所述目标配置数据和所述调节斜率同步调节所述输出电压或所述输出电流。
进一步地，各所述同步调节总线之间通过线与的逻辑关系互相连接。
本发明的有益效果：
(1)本发明中的控制模块先前将p个目标配置数据发送到主机电源和从机电源，然后控制模块只需要发送调节指令给主机电源，主机电源根据调节指令会对同步调节总线上电平进行调节得到调节电平，主机电源和从机电源根据调节电平及目标配置数据同步调整输出电压或输出电流，达到了同步输出的效果，避免某个电源模块输出电压或输出电流过高，有效提升了安全性。
(2)本发明还提高了各电源模块同步输出调节的同步性：当主机电源接收到控制模块发出的调节指令后，立即将全部同步调节总线上的高电平转化为p种不同的调节电平，使得从机电源根据各目标配置数据和各调节电平立即开始同步调整输出电压或输出电流。
(3)本发明在主机电源出现异常时，可以保持同步调节总线的电平状态，不会影响其他从机电源输出。同时，控制模块也可以重新快速配置主机电源。
(4)本发明还降低了控制模块与电源模块之间的通讯设计难度。如果控制模块与电源模块是一对一主从通讯，也可以满足通讯需求，不需要提高通讯的同步性。
附图说明
图1是本发明中输出同步调节方法的流程图；
图2是本发明中主机电源切换步骤的流程图；
图3是本发明中步骤A1的流程图；
图4是本发明中步骤S4的流程图；
图5是本发明中步骤S7的流程图；
图6是本发明中电源模块并联输出的结构示意图；
图7是本发明中电源模块串联输出的结构示意图。
附图标记：1、电源模块；2、控制模块；3、电源管理总线；4、同步调节总线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1所示，本实施例的一种电源冗余功率系统的输出同步调节方法，包括：
提供至少一电源模块1，各电源模块1均预先配置有设备地址，设备地址设置有N个；
控制模块2，控制模块2与各电源模块1之间均连接有电源管理总线3和至少一同步调节总线4，电源管理总线3设置有N条，同步调节总线4设置有n条；
其特征在于，输出同步调节方法包括：
步骤S1，各电源模块1将全部同步调节总线4均配置为高阻抗；
步骤S2，控制模块2将其中一个设备地址相对应的电源模块1配置为主机电源，将其余电源模块1配置为从机电源；
步骤S3，主机电源将全部同步调节总线4配置为IO口输出，并将全部同步调节总线4上的电平均配置为高电平；
步骤S4，控制模块2根据n条同步调节总线4生成p个目标配置数据，并通过电源管理总线3发送至主机电源和各从机电源；
步骤S5，控制模块2根据预设的调节协议及各目标配置数据生成相应的调节指令，并发送至主机电源；
步骤S6，主机电源根据调节指令将全部同步调节总线4上的高电平转化为p种不同的调节电平；
步骤S7，主机电源和各从机电源均根据各目标配置数据和各调节电平同步调节输出电压或输出电流。
在本实施例中，控制模块2先前将p个目标配置数据发送到主机电源和从机电源，然后控制模块2只需要发送调节指令给主机电源，主机电源根据调节指令会对同步调节总线4上电平进行调节得到调节电平，主机电源和从机电源根据调节电平及目标配置数据同步调整输出电压或输出电流，达到了同步输出的效果，避免某个电源模块1输出电压或输出电流过高，有效提升了安全性。
本技术方案还提高了各电源模块1同步输出调节的同步性：当主机电源接收到控制模块2发出的调节指令后，立即将全部同步调节总线4上的高电平转化为p种不同的调节电平，使得从机电源根据各目标配置数据和各调节电平立即开始同步调整输出电压或输出电流。
本技术方案还降低了控制模块2与电源模块1之间的通讯设计难度。如果控制模块2与电源模块1是一对一主从通讯，也可以满足通讯需求，不需要提高通讯的同步性。
本技术方案还降低了电源模块1的恒流或恒压输出的设计难度，电源模块1的恒流恒压点的设置只需要满足单体电源规格即可。
具体地，本实施例中，控制模块2为负载系统中的中央控制装置。负载系统可以为与电源模块1进行通讯，同时需要电源模块1输出功率的控制系统，包括充电桩系统。
如图6所示，各电源模块1可以并联后输出端汇总连接至控制模块2的输入端。当各电源模块1并联时，各电源模块1上的电压均一致，因此控制模块2在对各电源模块1的输出电压进行调节时需要保证各电源模块1的输出电流一致。因此在各电源模块1并联时控制模块2生成的目标配置数据为目标配置电压。在一个优选的实施例中，n为2，则p＝22-1＝3。即同步调节总线4设置有两条，目标配置电压的个数为3，分别为12.5V，13.5V和14.5V。各电源模块1的初始输出电压可以为12V。在控制模块2将12.5V，13.5V和14.5V发送至主机电源和各从机电源，然后控制模块2根据电压调节协议和这三个目标配置电压生成电压调节指令，并发送至主机电源，主机电源根据将两条同步调节总线4上的高电平11转化为3种不同的调节电平00,01和10。各调节电平与各目标配置电压根据调节协议的规定互相关联。在本实施例中，00与12.5V互相关联，01与13.5V互相关联，10与14.5V互相关联。最终主机电源和从机电源根据各目标配置电压和各调节电平之间的关联关系同步调节输出电压，比如调节电平为00对应的目标配置电压为12.5V，那么最终要将输出电压同步调节为12.5V，如此类推。
如图7所示，各电源模块1可以串联后输出端汇总连接至控制模块2的输入端。当各电源模块1串联时，各电源模块1上的电流均一致，因此控制模块2在对各电源模块1的输出电流进行调节时需要保证各电源模块1的输出电压一致。因此在各电源模块1并联时控制模块2生成的目标配置数据为目标配置电流。在一个优选的实施例中，n为2，则p＝22-1＝3。即同步调节总线4设置有两条，目标配置电流的个数为3，分别为2.5A，3.5A和4.5A。各电源模块1的初始输出电流可以为2A。在控制模块2将2.5A，3.5A和4.5A发送至主机电源和各从机电源，然后控制模块2根据电流调节协议和这三个目标配置电流生成电流调节指令，并发送至主机电源，主机电源根据将两条同步调节总线4上的高电平11转化为3种不同的调节电平00,01和10。各调节电平与各目标配置电流根据调节协议的规定互相关联。在本实施例中，00与2.5A互相关联，01与3.5A互相关联，10与4.5A互相关联。最终主机电源和从机电源根据各目标配置电流和各调节电平之间的关联关系同步调节输出电流，比如调节电平为00对应的目标配置电流为2.5A，那么最终要将输出电流同步调节为2.5A，如此类推。
优选的，输出同步调节方法还包括主机电源切换步骤，如图2所示，主机电源切换步骤包括：
步骤A1，主机电源实时汇报主机状态至控制模块2，当控制模块2判断主机状态处于异常时，异常包括主机电源的实时输出电压不在预设的电压范围内或实时输出电流不在预设的电流范围内或实时状态位汇报异常，控制模块2使能主机电源切换模式；
步骤A2，处于异常的主机电源维持对全部同步调节总线4的电平状态；
步骤A3，控制模块2将从机电源中的其中一个电源模块1配置为新的主机电源；
步骤A4，新的主机电源将全部同步调节总线4配置为IO口输出，并将全部同步调节总线4上的电平均配置为与步骤A2中的电平状态一致；
步骤A5，控制模块2将处于异常的主机电源配置为从机电源，该从机电源停止对全部同步调节总线4的控制，返回步骤A1。
具体地，本实施例中，通过设置主机电源切换步骤，使得在主机电源出现异常时，可以维持同步调节总线4的电平状态，不会影响其他从机电源输出。同时，控制模块2也可以重新快速配置主机电源，使得本技术方案快速解除故障状态，提升了本技术方案的稳定性。
优选的，步骤A1包括：
步骤A11，主机电源对自身的状态数据进行检测，得到主机状态，并发送至控制模块2；
步骤A12，控制模块2将主机状态与预设的判断标准进行比对，得到一状态比较结果；
步骤A13，控制模块2根据状态比较结果判断主机状态是否处于异常：
若是，则控制模块2使能主机电源切换模式，随后转向步骤A2；
若否，则控制模块2使能同步调节模式，随后转向步骤S1。
具体地，本实施例中，主机电源的异常可以通过对主机电源的实时输出电压、实时输出电流和实时状态位进行检测得到。其中，实时状态位具体包括：输入掉电状况、输入过流保护状况、过温保护状况、过压保护状况、过流保护状况、低压保护状况、温度保护状况、输出异常保护状况和通讯故障状况。主机电源会对实时状态位进行检测，当输入掉电状况、输入过流保护状况、过温保护状况、过压保护状况、过流保护状况、低压保护状况、温度保护状况、输出异常保护状况和通讯故障状况不在预设的状态范围内时，则表明实时状态位异常；否则实时状态位无异常。当主机电源的实时输出电压不在预设的电压范围内或实时输出电流不在预设的电流范围内或实时状态位异常时，则表明主机电源状态处于异常，此时控制模块2需要切换主机电源，因此控制模块2使能主机电源切换模式。当主机电源的实时输出电压在预设的电压范围内且实时输出电流在预设的电流范围内且实时状态位无异常时，则表明主机电源状态处于正常，此时控制模块2可以通过主机电源对从机电源同步调节，因此控制模块2使能同步调节模式。
优选的，目标配置数据的个数p和同步调节总线4的条数n之间的关系配置为：p＝2n-1。
优选的，步骤S4包括：
步骤S41，控制模块2根据n条同步调节总线4生成p个目标配置数据后，对根据预设的加密密钥对各目标配置数据进行加密处理，并将加密后的p个目标配置数据发送至主机电源和各从机电源；
步骤S42，主机电源和各从机电源在接收到加密后的p个目标配置数据后，根据对应于加密密钥的解密密钥对加密后的p个目标配置数据进行解密处理，得到解密后的p各目标数据，并保存。
具体地，本实施例中，加密密钥和解密密钥均可以为AES密钥，AES密钥具有简单、可并行计算、误差不传递的优点。通过使用AES密钥对目标配置数据进行加密及解密，在保证了系统运行效率的前提下，有效提升了本技术方案的安全性，避免目标配置数据泄露。
优选的，步骤S7包括：
步骤S71,主机电源和各从机电源均预先配置有各调节电平与调节斜率之间的关联关系；
步骤S72，主机电源和各从机电源根据各调节电平和关联关系得到相应的调节斜率；
步骤S73，主机电源和各从机电源根据各目标配置数据和调节斜率同步调节输出电压或输出电流。
具体地，本实施例中，各电源模块1需要根据调节斜率进行输出电压或输出电流的调节。每个调节电平和调节斜率都是预先关联的，当主机电源和从机电源检测到各同步调节总线4上的调节电平后，就可以根据调节电平匹配到相应的调节斜率，同时将目标配置数据作为最终要调节到的标准。主机电源和从机电源就可以根据调节斜率对输出电压或输出电流的调节，最终将输出电压或输出电流至调节目标配置数据相同。
优选的，各同步调节总线4之间通过线与的逻辑关系互相连接。
具体地，本实施例中，通过将各同步调节总线4之间通过线与的逻辑关系互相连接，使得主机电源对全部同步调节总线4上的电平进行调整时，不会受到其他从机电源的影响，保证了主机电源对同步调节总线4上的电平进行调整的稳定性，保证本技术方案能够正常实施。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种电源冗余功率系统的输出同步调节方法，包括：
提供至少一电源模块，各所述电源模块均预先配置有设备地址，所述设备地址设置有N个；
控制模块，所述控制模块与各所述电源模块之间均连接有电源管理总线和至少一同步调节总线，所述电源管理总线设置有N条，所述同步调节总线设置有n条；
其特征在于，所述输出同步调节方法包括：
步骤S1，各所述电源模块将全部所述同步调节总线均配置为高阻抗；
步骤S2，所述控制模块将其中一个所述设备地址相对应的所述电源模块配置为主机电源，将其余所述电源模块配置为从机电源；
步骤S3，所述主机电源将全部所述同步调节总线配置为IO口输出，并将全部所述同步调节总线上的电平均配置为高电平；
步骤S4，所述控制模块根据n条所述同步调节总线生成p个目标配置数据，并通过所述电源管理总线发送至所述主机电源和各所述从机电源；
步骤S5，所述控制模块根据预设的调节协议及各所述目标配置数据生成相应的调节指令，并发送至所述主机电源；
步骤S6，所述主机电源根据所述调节指令将全部所述同步调节总线上的高电平转化为p种不同的调节电平；
步骤S7，所述主机电源和各所述从机电源均根据各所述目标配置数据和各所述调节电平同步调节输出电压或输出电流。
2.根据权利要求1所述的电源冗余功率系统的输出同步调节方法，其特征在于，所述输出同步调节方法还包括主机电源切换步骤，所述主机电源切换步骤包括：
步骤A1，所述主机电源实时汇报主机状态至所述控制模块，当所述控制模块判断所述主机电源处于异常时，所述异常包括所述主机电源的实时输出电压不在预设的电压范围内或实时输出电流不在预设的电流范围内或实时状态位汇报异常，所述控制模块使能主机电源切换模式；
步骤A2，处于异常的所述主机电源维持对全部所述同步调节总线的电平状态；
步骤A3，所述控制模块将所述从机电源中的其中一个所述电源模块配置为新的所述主机电源；
步骤A4，新的所述主机电源将全部所述同步调节总线配置为IO口输出，并将全部所述同步调节总线上的电平均配置为与步骤A2中的电平状态一致；
步骤A5，所述控制模块将处于异常的所述主机电源配置为所述从机电源，该所述从机电源停止对全部所述同步调节总线的控制，返回步骤A1。
3.根据权利要求2所述的电源冗余功率系统的输出同步调节方法，其特征在于，所述步骤A1包括：
步骤A11，所述主机电源对自身的状态数据进行检测，得到所述主机状态，并发送至所述控制模块；
步骤A12，所述控制模块将所述主机状态与预设的判断标准进行比对，得到一状态比较结果；
步骤A13，控制模块根据所述状态比较结果判断所述主机是否处于异常：
若是，则所述控制模块使能主机电源切换模式，随后转向步骤A2；
若否，则所述控制模块使能同步调节模式，随后转向步骤S1。
4.根据权利要求1所述的电源冗余功率系统的输出同步调节方法，其特征在于：所述目标配置数据的个数p和所述同步调节总线的条数n之间的关系配置为：p=2n-1。
5.根据权利要求1所述的电源冗余功率系统的输出同步调节方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S41，所述控制模块根据n条所述同步调节总线生成p个所述目标配置数据后，对根据预设的加密密钥对各所述目标配置数据进行加密处理，并将加密后的p个所述目标配置数据发送至所述主机电源和各所述从机电源；
步骤S42，所述主机电源和各所述从机电源在接收到加密后的p个所述目标配置数据后，根据对应于所述加密密钥的解密密钥对加密后的p个所述目标配置数据进行解密处理，得到解密后的p个所述目标配置数据，并保存。
6.根据权利要求1所述的电源冗余功率系统的输出同步调节方法，其特征在于：所述步骤S7包括：
步骤S71,所述主机电源和各所述从机电源均预先配置有各所述调节电平与调节斜率之间的关联关系；
步骤S72，所述主机电源和各所述从机电源根据各所述调节电平和所述关联关系得到相应的调节斜率；
步骤S73，所述主机电源和各所述从机电源根据各所述目标配置数据和所述调节斜率同步调节所述输出电压或所述输出电流。
7.根据权利要求1所述的电源冗余功率系统的输出同步调节方法，其特征在于：各所述同步调节总线之间通过线与的逻辑关系互相连接。
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