CN115632545B - 一种电源环流的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种电源环流的控制方法及系统，应用于并联拓扑系统，并联拓扑系统包括第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块，其中方法包括：第一级非隔离式电源模块通过通信接口获取来自第二级非隔离式电源模块的指示信息；第一级非隔离式电源模块将第一母线电压值设置为自身的母线电压值；第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息；第一级非隔离式电源模块根据第一环流信息和第二环流信息的差异，对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿。本申请能够有效抑制由于母线电压差异导致的并联环流问题，降低由于并联环流引起的过流失效风险。

Description

一种电源环流的控制方法及系统
技术领域
本申请涉及自动化技术，应用于高压直流电源、数据中心电源、高频数字电源、充电电源等领域，尤其涉及一种电源环流的控制方法及系统。
背景技术
随着大数据领域和5G领域的迅猛发展，新型数据中心对电力能源需求越来越大，电力能源消耗成本成为了数据中心运营的主要成本之一，如何使用更高效的能源转换方案成为了电力电子技术发展革新的重要目标。
非隔离电源在新数据中心能源解决方案中的使用具有非常显著的优势，无论是通过移相变压器和非隔离式AC/DC电源的组合，还是非隔离式DC/DC电源的单独使用，相比较于通用的隔离电源，均具备更高效率和更高的功率密度。然而非隔离拓扑的电源模块，在输入和输出并联后，电源模块之间容易产生环流，环流路径取决于拓扑结构，环流电流是叠加在模块自身功率电流上，并且流过一些半导体功率器件和内部PCB走线，很容易导致部分模块出现过热失效现象。
因此，在多个非隔离电源模块的输入输出并联时，如何有效抑制由于母线电压差异导致的并联环流问题，降低由于并联环流引起的过流失效风险，提高能量转换环节的可靠性和安全性，是我们亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种电源环流的控制方法及系统，能够有效抑制由于母线电压差异导致的并联环流问题，降低由于并联环流引起的过流失效风险，提高能量转换环节的可靠性和安全性。
第一方面，本申请实施例提供了一种电源环流的控制方法，应用于并联拓扑系统，所述并联拓扑系统包括第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块，所述第一级非隔离式电源模块和所述第二级非隔离式电源模块通过通信接口收发指示信息，所述并联拓扑系统接入了三相交流电网，所述方法包括：
所述第一级非隔离式电源模块通过所述通信接口获取来自所述第二级非隔离式电源模块的指示信息，其中，所述指示信息包括第一母线电压值和第一环流信息，所述第一环流信息包括第一环流方向和/或第一环流大小；
所述第一级非隔离式电源模块将所述第一母线电压值设置为自身的母线电压值；
所述第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息，其中，所述第二环流信息包括流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向和/或第二环流大小；
所述第一级非隔离式电源模块根据所述第一环流信息和所述第二环流信息的差异，对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿。
在上述方法中，当非隔离拓扑的电源模块输入和输出并联后，电源模块之间容易产生环流，环流路径取决于拓扑结构，环流电流是叠加在模块自身功率电流上，并且流过一些半导体功率器件和内部PCB走线，很容易导致部分模块出现过热失效现象。现有技术中主要通过环流限制单元中的电压环和电流环等简单的控制逻辑来限制模块之间的环流，而本申请是通过主从电源控制结构（其中，预设第一级非隔离式电源模块为从模块，第二级非隔离式电源模块为主模块），在第一级非隔离式电源模块将第二级非隔离式电源模块预设的母线电压值设置为自身的母线电压值后，识别出流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向和/或环流大小，然后根据不同的情况针对性地采用校准补偿方法对母线电压的采样系数进行校准补偿，从而有效抑制由于母线电压差异导致的并联环流问题，降低由于并联环流引起的过流失效风险，提高能量转换环节的可靠性和安全性。
在一种可能的实施方式中，流经所述三相交流电网的A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC的环流的所述第一环流大小为零，从所述三相交流电网流向所述第一级非隔离式电源模块负端的环流的所述第一环流方向为正，从所述第一级非隔离式电源模块负端流向所述三相交流电网的环流的所述第一环流方向为负。
在上述方法中，第一级非隔离式电源模块通过通信接口获取来自第二级非隔离式电源模块的指示信息中的第一环流信息包括第一环流方向和/或第一环流大小，其中，第一环流大小可以预设为零，具体的，由于在三相平衡状态下，输入三相（A相、B相、C相）的电流和为零，因此可以将流经三相交流电网的A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC的环流的第一环流大小预设为零，后续将第一环流大小与第二环流大小进行对比，来确定环流大小的偏差量，以及可以将从三相交流电网流向第一级非隔离式电源模块负端的环流的第一环流方向预设为正，以使得方便将预设的第一环流方向与流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向进行对比，执行后续相关操作。
在另一种可能的实施方式中，所述第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息，包括：
所述第一级非隔离式电源模块采集A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC；
所述第一级非隔离式电源模块对所述输入电流IA、所述输入电流IB和所述输入电流IC进行求和，得到直流输入电流Ii；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述直流输入电流Ii＞0，则所述第一级非隔离式电源模块确定流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为正；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述直流输入电流Ii＜0，则所述第一级非隔离式电源模块确定流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为负。
在上述方法中，在多种识别环流的环流方向和/或环流大小的方法中，第一级非隔离式电源模块通过输入电流求和法来确定流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流信息的具体过程可以为：第一级非隔离式电源模块首先采集当前流经A、B、C三相的输入电流IA、IB和IC，进行求和后得到直流输入电流Ii，而后将第一环流大小（即在三相平衡的状态下，将流经三相交流电网的A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC的环流的环流大小预设为零）与直流输入电流Ii的大小进行比较，从而确定出流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向（举例来说，若第一级非隔离式电源模块检测到直流输入电流Ii为6A，大于第一环流大小0A，则此时第一级非隔离式电源模块可以确定第一级非隔离式电源模块的母线电压值高于其它级非隔离式电源模块的母线电压值，以及可以根据环流的第二环流大小和预设的第一环流方向确定出环流的环流方向为：从三相交流电网流向第一级非隔离式电源模块负端，即流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为正；再如，若第一级非隔离式电源模块检测到直流输入电流Ii为-6A，小于第一环流大小0A，则此时第一级非隔离式电源模块可以确定第一级非隔离式电源模块的母线电压值低于其它级非隔离式电源模块的母线电压值，以及可以根据环流的第二环流大小和预设的第一环流方向确定出环流的环流方向为：从第一级非隔离式电源模块负端流向三相交流电网，即流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为负）。本方案能够根据输入电流求和法来识别流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向和环流大小，从而为后续校准补偿第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数做铺垫。
在又一种可能的实施方式中，流经所述第一级非隔离式电源模块的正端输出电流Ip1和负端输入电流In1的环流的所述第一环流大小为零，从所述第一级非隔离式电源模块的正端输出流向所述第一级非隔离式电源模块的负端输入的环流的所述第一环流方向为正，从所述第一级非隔离式电源模块的负端输入流向所述第一级非隔离式电源模块的正端输出的环流的所述第一环流方向为负。
在上述方法中，第一级非隔离式电源模块通过通信接口获取来自第二级非隔离式电源模块的指示信息中的第一环流信息包括第一环流方向和/或第一环流大小，其中，第一环流大小可以预设为零，具体的，由于直流输出，在正常情况下正端输出电流和负端输入电流的电流和为零，因此可以将流经第一级非隔离式电源模块的正端输出电流和负端输入电流的环流的第一环流大小预设为零，后续将第一环流大小与第二环流大小进行对比，来确定环流大小的偏差量，以及可以将从第一级非隔离式电源模块的正端输出流向第一级非隔离式电源模块的负端输入的环流的第一环流方向预设为正，以使得方便将预设的第一环流方向与流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向进行对比，执行后续相关操作。
在又一种可能的实施方式中，所述第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息，包括：
所述第一级非隔离式电源模块采集所述正端输出电流Ip和所述负端输入电流In；
所述第一级非隔离式电源模块对所述正端输出电流Ip1和所述负端输入电流In1进行求和，得到直流输出电流Io；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述直流输出电流Io＞0，则所述第一级非隔离式电源模块确定流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为正；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述直流输出电流Io＜0，则所述第一级非隔离式电源模块确定流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为负。
在上述方法中，在多种识别环流的环流方向和/或环流大小的方法中，第一级非隔离式电源模块通过输出电流求和法来确定流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流信息的具体过程可以为：第一级非隔离式电源模块首先采集当前流经第一级非隔离式电源模块的正端输出电流Ip和负端输入电流In，进行求和后得到直流输出电流Io，而后将第一环流大小（即在正端输出电流Ip和负端输入电流In相等的状态下，将流经第一级非隔离式电源模块的正端输出电流Ip和所述负端输入电流In的环流的环流大小预设为零）与直流输出电流Io的大小进行比较，从而确定出流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向（举例来说，若第一级非隔离式电源模块检测到直流输出电流Io为4A，大于第一环流大小0A，则此时第一级非隔离式电源模块可以确定第一级非隔离式电源模块的母线电压值高于其它级非隔离式电源模块的母线电压值，以及可以根据环流的第二环流大小和预设的第一环流方向确定出环流的环流方向为：从第一级非隔离式电源模块的正端输出流向第一级非隔离式电源模块的负端输入，即流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为正；再如，若第一级非隔离式电源模块检测到直流输出电流Io为-4A，小于第一环流大小0A，则此时第一级非隔离式电源模块可以确定第一级非隔离式电源模块的母线电压值低于其它级非隔离式电源模块的母线电压值，以及可以根据环流的第二环流大小和预设的第一环流方向确定出环流的环流方向为：从第一级非隔离式电源模块的负端输入流向第一级非隔离式电源模块的正端输出，即流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为负）。本方案能够根据输出电流求和法来识别流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向和环流大小，从而为后续校准补偿第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数做铺垫。
在又一种可能的实施方式中，所述第一级非隔离式电源模块根据所述第一环流信息和所述第二环流信息的差异，对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿，包括：
所述第一级非隔离式电源模块根据所述第一环流大小和所述第二环流大小，确定环流大小偏差量，以及所述第一级非隔离式电源模块根据所述第一环流方向和所述第二环流方向，确定环流方向偏差量；
所述第一级非隔离式电源模块根据所述环流大小偏差量、所述环流方向偏差量和增益系数Ki确定环流目标偏差量；
所述第一级非隔离式电源模块根据所述环流目标偏差量对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准。
在上述方法中，第一级非隔离式电源模块在确定出第二环流信息（包括第二环流方向和第二环流大小）之后，可以将第二环流信息与第一环流信息进行对比，根据第一环流大小和第二环流大小确定环流大小偏差量（比如第一环流大小为0A，第二环流大小为-6A，则环流大小偏差量的绝对值为6A），以及根据第一环流方向和第二环流方向，确定环流方向偏差量（比如第一环流方向为正，第二环流大小为负，则环流方向偏差量的绝对值为180°），而后第一级非隔离式电源模块根据环流大小偏差量、环流方向偏差量和增益系数Ki确定环流目标偏差量（比如根据环流大小偏差量的绝对值6A、环流方向偏差量的绝对值180°和计算得到的增益系数0.3，得到环流目标偏差量为1.015），最后根据环流目标偏差量1.015对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准，即校准后的母线电压值的采样系数为1.015*母线电压的初始采样系数。本方案能够通过环流的第二环流信息与第一环流信息的差异，对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿，从而保证并联拓扑系统内所有非隔离式电源模块的母线电压一致，从根源上抑制非隔离电源模块之间产生的环流，降低由于并联环流引起的过流失效风险，提高能量转换环节的可靠性和安全性。
在又一种可能的实施方式中，还包括：
所述第一级非隔离式电源模块通过所述通信接口获取来自所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT；
所述第一级非隔离式电源模块对自身的温升ΔT1进行检测；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＞所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则所述第一级非隔离式电源模块确定环流的第二环流方向为环流从所述第二级非隔离式电源模块流向所述第一级非隔离式电源模块；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＜所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则所述第一级非隔离式电源模块确定环流的第二环流方向为环流从所述第一级非隔离式电源模块流向所述第二级非隔离式电源模块。
在上述方法中，第一级非隔离式电源模块在通过输入电流求和法和输出电流求和法确定出流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向和环流大小之后，还可以通过温升平衡法进一步确定流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向，具体的，第一级非隔离式电源模块可以通过通信接口获取来自第二级非隔离式电源模块的温升ΔT；并对自身的温升ΔT1进行检测，由于当有电流流经第一级非隔离式电源模块时，与之串联的三相二极管的温度会随之升高，因此，若第一级非隔离式电源模块检测到第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＞第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则第一级非隔离式电源模块确定环流的第二环流方向为环流从第二级非隔离式电源模块流向第一级非隔离式电源模块传能，反之，若第一级非隔离式电源模块检测到第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＜第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则第一级非隔离式电源模块确定环流的第二环流方向为环流从第一级非隔离式电源模块流向第二级非隔离式电源模块传能。通过本方案能够进一步确定流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向，从而有效提高识别环流的环流方向的准确度。
在又一种可能的实施方式中，还包括：
所述第一级非隔离式电源模块通过最小步进Vstep补偿法，根据环流的第二环流方向对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿。
在上述方法中，在通过温升平衡法进一步确定出流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向之后，第一级非隔离式电源模块可以通过最小步进Vstep补偿法对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿，举例来说，可以将每次校准的电压值预设为0.1v，通过预设的电压值对采样系数进行逼近校准，从而达到对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿的目的。
第二方面，本申请实施例提供一种并联拓扑系统，该并联拓扑系统包括处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机程序；处理器执行计算机程序时，计算设备执行前述第一或者第一方面任一项所描述的方法。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在至少一个处理器上运行时，实现前述第一至第一方面任一项所描述的方法。
第四方面，本申请提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机指令，当所述指令在至少一个处理器上运行时，实现前述第一至第一方面任一项所描述的方法。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，在需要使用前述方法的情况下，可以下载该计算机程序产品并在计算设备上执行该计算机程序产品。
本申请第二至第四方面所提供的技术方法，其有益效果可以参考第一方面的技术方案的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1是本申请实施例提供的一种非隔离式AC/DC电源模块并联拓扑结构的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种非隔离式DC/DC电源模块并联拓扑结构的示意图；
图3是本申请实施例提供的一种并联拓扑系统30的架构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种电源环流的控制方法的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的一种并联拓扑系统的主电路示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
为了便于理解，先对本申请实施例涉及的技术术语进行简单介绍。
1.非隔离式电源模块
非隔离式电源模块(non-isolated power)是指在输入端和负载端之间没有通过变压器进行电气隔离，而又直接连接，其输入端和负载端共地。因此触摸负载就有触电的危险，目前用得最多的是非隔离直接降压型电源。也就是把交流电整流以后得到直流高压，然后就直接用降压(Buck)电路进行降压和恒流控制，非隔离电源的优点是成本低、简单、指标高。
2.环流
环流就是在流动系统中,设法让全部或部分流体沿一定方向、一定路径循环流动，称为环流。如果接地连接中的电流足够大，或者变化得足够快，就会产生一个相当大的电压，该电压可能影响到电源的精度。另外，在仪表应用中，该电压还会造成测量误差，数字系统工程师必须努力应对接地弹跳问题。以及，若音频缓冲器出现了接地环路中的环流效应，则会引起蜂鸣和哼声。
非隔离电源在新数据中心能源解决方案中的使用具有非常显著的优势，无论是通过移相变压器和非隔离式AC/DC电源的组合，还是非隔离式DC/DC电源的单独使用，相比较于通用的隔离电源，均具备更高效率和更高的功率密度。然而非隔离拓扑的电源模块，在输入和输出并联后，电源模块之间容易产生环流，环流路径取决于拓扑结构，环流电流是叠加在模块自身功率电流上，并且流过一些半导体功率器件和内部PCB走线，很容易导致部分模块出现过热失效现象。
本申请实施例并不局限于应用在非隔离式AC/DC电源模块并联拓扑结构的场景中，在非隔离式DC/DC电源模块并联拓扑结构中同样可以运用。请参见图1，图1是本申请实施例提供的一种非隔离式AC/DC电源模块并联拓扑结构的示意图，在图1中，非隔离式AC/DC电源模块的输入输出串并联使用时，并联拓扑结构的输入端接入三相交流电网，并联拓扑结构的输出端并联在一起连接输出负载，非隔离式AC/DC电源模块包含三相整流电路、输入前级滤波电容、第一级非隔离式DC/DC电源模块、母线电容、第二级非隔离式DC/DC电源模块。
另外，请参见图2，图2是本申请实施例提供的一种非隔离式DC/DC电源模块并联拓扑结构的示意图，在图2中，非隔离式DC/DC电源模块的输入输出并联使用时，并联拓扑结构的输入端直接连接直流源，并联拓扑结构的输出端并联在一起连接输出负载，非隔离式DC/DC电源模块包含输入前级滤波电容、第一级非隔离式DC/DC电源模块、母线电容、第二级非隔离式DC/DC电源模块。
由于当两级非隔离式AC/DC或DC/DC电源模块的输入和输出均并联时，电源模块之间容易产生环流，因此本申请实施例后续将重点围绕在现有的两级非隔离式AC/DC或DC/DC电源模块结构的基础上，对电源环流进行控制的场景进行说明。
请参见图3，图3是本申请实施例提供的一种并联拓扑系统的架构示意图，该并联拓扑系统30包括第一级非隔离式电源模块301、第二级非隔离式电源模块302和主控模块303，第一级非隔离式电源模块301中包括第一控制器304，第二级非隔离式电源模块302中包括第二控制器305，第一级非隔离式电源模块301、第二级非隔离式电源模块302和主控模块303之间通过通信接口306收发指示信息，并联拓扑系统30接入了三相交流电网307。
在本申请实施例中，第一级非隔离式电源模块301和第二级非隔离式电源模块302构成主从式电源结构，其中，第一级非隔离式电源模块301可以为主电源模块，也可以为从电源模块，若第一级非隔离式电源模块301为主电源模块，则相应的，第二级非隔离式电源模块302为从电源模块，下面以第一级非隔离式电源模块301为从电源模块，第二级非隔离式电源模块302为主电源模块举例进行说明。
第一级非隔离式电源模块301用于先通过第一控制器304以及通过通信接口306获取来自第二级非隔离式电源模块302的指示信息，其中，指示消息包括预设的第一母线电压值和第一环流信息，第一环流信息包括第一环流方向和/或第一环流大小，然后通过控制器304将第一母线电压值设置为自身的母线电压值，然后通过控制器304确定流经第一级非隔离式电源模块301的环流的第二环流方向和/或第二环流大小，最后通过控制器304根据第一环流信息和第二环流信息的差异，对第一级非隔离式电源模块301的母线电压的采样系数进行校准补偿。
第二级非隔离式电源模块302用于通过第二控制器305以及通过通信接口306接收主控模块303发送的设置指令，该设置指令携带了指示信息（包括第一母线电压值和第一环流信息），其中，第一母线电压值为管理人员根据输入工况和输出工况确定的，而后第二级非隔离式电源模块302通过第二控制器305，并根据预设的第一母线电压值对自身的母线电压值进行设置后，将指示信息同步发送给第一级非隔离式电源模块301，相应的，第一级非隔离式电源模块301通过第一控制器304以及通过通信接口306获取来自第二级非隔离式电源模块302的指示信息。
主控模块303用于管理人员设置并联拓扑系统中第一级非隔离式电源模块301和第二级非隔离式电源模块302的输出电流和输出电压，同时控制第一级非隔离式电源模块301和第二级非隔离式电源模块302进行闭合和断开。
在发电方面，采用三相交流电网307发电，能够使得发电机定子磁场最稳定，旋转磁场的相数最少，其能量的转换效率最高；在供电方面，三相电相当于“三个相位互差120°的单相电”，如果三相平衡的话，第4根线(中线)因为没有电流通过而能够省去，在输送同样功率的情况下，三相输电线相较于单相输电线而言，可节省有色金属25%，而且电能损耗相较于单相输电时少；在变电方面，三相电是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源；在制造三相变压器方面，优点为构造简单、省材料、变电性能优良。
下面对本申请实施例的方法进行详细介绍。
请参见图4，图4是本申请实施例提供的一种电源环流的控制方法的流程示意图。可选的，该方法可以应用图3所述的并联拓扑系统。
如图4所述的电源环流的控制方法至少包括步骤S401至步骤S404。
步骤S401：第一级非隔离式电源模块通过通信接口获取来自第二级非隔离式电源模块的指示信息。
应说明的是，步骤S401至步骤S404所述的方法应用于并联拓扑系统，其中，该并联拓扑系统包括第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块，第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块通过通信接口收发指示信息，并联拓扑系统接入了三相交流电网。
具体的，第二级非隔离式电源模块在通过第二控制器将携带了第一母线电压值和第一环流信息的指示信息通过通信接口向第一级非隔离式电源模块发送指示信息之后，相应的，第一级非隔离式电源模块可以通过第一控制器，以及通过通信接口获取来自第二级非隔离式电源模块的指示信息。
其中，举例来说，图5是本申请实施例提供的一种并联拓扑系统的主电路示意图，如图5所示，图5中的电路由第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块的输入输出并联构成，其中，第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块的输入端并联接入三相交流电网，而后经过三相二极管不控整流，得到包含6脉波的直流输入电压Vi，然后经过第一级非隔离式电源模块拓扑，即boost升压电路，得到直流母线电压Vbus，然后经过第二级非隔离式电源模块拓扑，即buck降压电路，得到直流输出电压Vout，最后第一级非隔离式电源模块与第二级非隔离式电源模块的输出并联后连接负载。
当第一级非隔离式电源模块与第二级非隔离式电源模块之间的母线电压不一致时，会形成高电压端的母线电容给低电压端的母线电容充电的环流回路，依旧如图5所示，在第一级非隔离式电源模块与第二级非隔离式电源模块处于工作状态时，若Vbus1＜Vbus2，则会产生如图5中箭头所示方向的环流，该环流电流流经第一级非隔离式电源模块与第二级非隔离式电源模块的完整正向路径为：正端母线Vbus2+→输出端Vout2→输出端Vout1→正端母线Vbus1+→母线电容Cbus1→负端母线Vbus1-→负端输入电压Vi1-→三相二极管的不控直流负端Da1-、Db1-、Dc1-→输入三相线→三相二极管的不控整流负端Da2-、Db2-、Dc2-→负端输入电压Vi2-→负端母线Vbus2-→母线电容Cbus2→正端母线Vbus2+。
由上述可知，指示信息包括第一母线电压值和第一环流信息，第一母线电压值为用户输入的预设母线电压值（如9v），第二级非隔离式电源模块根据包括第一母线电压值的指令，将自身的母线电压值设置为9v，以使得第一级非隔离式电源模块的母线电压值能够与自身的预设母线电压值保持一致，从而进行后续操作。另外，在本申请实施例中，第一环流信息中包括的第一环流方向和/或第一环流大小，包括但不限于下面两种情况。
情况一，由于在三相平衡状态下，输入三相（A相、B相、C相）的电流和为零，因此用户可以将图5中流经三相交流电网的A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC的环流的第一环流大小预设为零，以及将从三相交流电网流向第一级非隔离式电源模块负端的环流的第一环流方向预设为正，从第一级非隔离式电源模块负端流向三相交流电网的环流的第一环流方向预设为负。
情况二，由于直流输出，在正常情况下正端输出电流和负端输入电流的电流和为零，因此用户可以将图5中流经第一级非隔离式电源模块的正端输出电流Ip1和负端输入电流In1的环流的第一环流大小为零，以及将从第一级非隔离式电源模块的正端输出流向第一级非隔离式电源模块的负端输入的环流的第一环流方向为正，从第一级非隔离式电源模块的负端输入流向第一级非隔离式电源模块的正端输出的环流的第一环流方向为负。
步骤S402：第一级非隔离式电源模块将第一母线电压值设置为自身的母线电压值。
具体的，举例来说，第二级非隔离式电源模块在根据用户输入的预设母线电压值的指令（如指令可以为根据第一母线电压值9v调整自身的母线电压值），通过第二控制器将自身的母线电压值预设为9v之后，而后通过第二控制器以及通过通信接口向第一级非隔离式电源模块发送该第一母线电压值，最后第一级非隔离式电源模块在通过第一控制器接收该第一母线电压值之后，先确定自身的母线电压值，比如第一级非隔离式电源模块在确定自身的母线电压值为4v之后，通过控制器将自身的母线电压值4v调整至9v。本方案能够保证第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块的母线电压的预设值保持一致，避免由于第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块的母线电压的预设值的差异，使得母线电容上产生环流。
步骤S403：第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息。
具体的，第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息的方法包括很多种，比如，第一级非隔离式电源模块可以通过输入电流求和法来确定流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流信息，其中，具体过程可以为：第一级非隔离式电源模块首先通过第一控制器采集当前流经A、B、C三相的输入电流IA、IB和IC，进行求和后得到直流输入电流Ii，而后将第一环流大小（即步骤S301中的情况一所述的在三相平衡的状态下，将流经三相交流电网的A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC的环流的环流大小预设为零）与直流输入电流Ii的大小进行比较，从而确定出流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向（举例来说，若第一级非隔离式电源模块检测到直流输入电流Ii为6A，大于第一环流大小0A，则此时第一级非隔离式电源模块可以确定第一级非隔离式电源模块的母线电压值高于其它级非隔离式电源模块的母线电压值，以及可以根据环流的第二环流大小和预设的第一环流方向确定出环流的环流方向为：从三相交流电网流向第一级非隔离式电源模块负端，即流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为正；再比如，若第一级非隔离式电源模块检测到直流输入电流Ii为-6A，小于第一环流大小0A，则此时第一级非隔离式电源模块可以确定第一级非隔离式电源模块的母线电压值低于其它级非隔离式电源模块的母线电压值，以及可以根据环流的第二环流大小和预设的第一环流方向确定出环流的环流方向为：从第一级非隔离式电源模块负端流向三相交流电网，即流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为负）。本方案能够根据输入电流求和法来识别流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向和环流大小，从而为后续校准补偿第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数做铺垫。
再如，第一级非隔离式电源模块还可以通过输出电流求和法来确定流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流信息，其中，具体过程可以为：第一级非隔离式电源模块首先通过第一控制器采集当前流经第一级非隔离式电源模块的正端输出电流Ip和负端输入电流In，进行求和后得到直流输出电流Io，而后将第一环流大小（即步骤S301中的情况二所述的在正端输出电流Ip和负端输入电流In相等的状态下，将流经第一级非隔离式电源模块的正端输出电流Ip和所述负端输入电流In的环流的环流大小预设为零）与直流输出电流Io的大小进行比较，从而确定出流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向（举例来说，若第一级非隔离式电源模块检测到直流输出电流Io为4A，大于第一环流大小0A，则此时第一级非隔离式电源模块可以确定第一级非隔离式电源模块的母线电压值高于其它级非隔离式电源模块的母线电压值，以及可以根据环流的第二环流大小和预设的第一环流方向确定出环流的环流方向为：从第一级非隔离式电源模块的正端输出流向第一级非隔离式电源模块的负端输入，即流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为正；再比如，若第一级非隔离式电源模块检测到直流输出电流Io为-4A，小于第一环流大小0A，则此时第一级非隔离式电源模块可以确定第一级非隔离式电源模块的母线电压值低于其它级非隔离式电源模块的母线电压值，以及可以根据环流的第二环流大小和预设的第一环流方向确定出环流的环流方向为：从第一级非隔离式电源模块的负端输入流向第一级非隔离式电源模块的正端输出，即流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为负）。本方案能够根据输出电流求和法来识别流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向和环流大小，从而为后续校准补偿第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数做铺垫。
可选的，第一级非隔离式电源模块在通过输入电流求和法和输出电流求和法确定出流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向和环流大小之后，还可以通过温升平衡法进一步确定流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向，其中，具体过程可以为：第一级非隔离式电源模块先通过第一控制器，以及通过通信接口获取来自第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，并对自身的温升ΔT1进行检测，由于当有电流流经第一级非隔离式电源模块时，与之串联的三相二极管的温度会随之升高，因此，若第一级非隔离式电源模块检测到第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＞第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则第一级非隔离式电源模块确定环流的第二环流方向为环流从第二级非隔离式电源模块流向第一级非隔离式电源模块传能，反之，若第一级非隔离式电源模块检测到第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＜第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则第一级非隔离式电源模块确定环流的第二环流方向为环流从第一级非隔离式电源模块流向第二级非隔离式电源模块传能。通过本方案能够进一步确定流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向，从而有效提高识别环流的环流方向的准确度。
步骤S404：第一级非隔离式电源模块根据第一环流信息和第二环流信息的差异，对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿。
由上述可知，本申请实施例可以通过输入电流求和法、输出电流求和法以及温升平衡法三种方法来识别流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向和/或第二环流大小，进而确定出第一环流信息和第二环流信息的差异，通过第一控制器对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿。
具体的，第一级非隔离式电源模块在通过输入电流求和法或者输出电流求和法确定出第二环流信息（包括第二环流方向和第二环流大小）之后，可以将第二环流信息与第一环流信息进行对比，根据第一环流大小和第二环流大小确定环流大小偏差量（比如第一环流大小为0A，第二环流大小为-6A，则环流大小偏差量的绝对值为6A），以及根据第一环流方向和第二环流方向，确定环流方向偏差量（比如从第一级非隔离式电源模块的正端输出流向第一级非隔离式电源模块的负端输入的环流的第一环流方向预设为正，而确定出的环流的第二环流方向为环流从第一级非隔离式电源模块的负端输入流向第一级非隔离式电源模块的正端输出，即第二环流方向为负，因此环流方向偏差量的绝对值为180°），而后第一级非隔离式电源模块根据环流大小偏差量、环流方向偏差量和增益系数Ki确定环流目标偏差量（比如根据环流大小偏差量的绝对值6A、环流方向偏差量的绝对值180°和计算得到的增益系数0.3，得到环流目标偏差量为1.015），最后根据环流目标偏差量1.015通过第一控制器对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准，即校准后的母线电压值的采样系数应为1.015*母线电压的初始采样系数。本方案能够通过环流流经第一级非隔离式电源模块的第二环流信息与第一环流信息的差异，对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿，从而保证并联拓扑系统内所有非隔离式电源模块的母线电压一致，从根源上抑制非隔离电源模块之间产生的环流，降低由于并联环流引起的过流失效风险，提高能量转换环节的可靠性和安全性。
另外，第一级非隔离式电源模块在通过温升平衡法进一步确定出流经第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向之后，第一级非隔离式电源模块可以通过第一控制器以及通过最小步进Vstep补偿法对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿，举例来说，用户可以将每次需要校准的电压值预设为0.1v，然后向第一级非隔离式电源模块输入指令，使得第一级非隔离式电源模块根据预设的电压值0.1v对采样系数进行逼近校准，直至校准补偿的操作完成后即停止校准，从而使得本方案达到对第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿的目的。
在本申请实施例中，当非隔离拓扑的电源模块输入和输出并联后，电源模块之间容易产生环流，环流路径取决于拓扑结构，环流电流是叠加在模块自身功率电流上，并且流过一些半导体功率器件和内部PCB走线，很容易导致部分模块出现过热失效现象。现有技术中主要通过环流限制单元中的电压环和电流环等简单的控制逻辑来限制模块之间的环流，而本申请是通过主从电源控制结构（其中，预设第一级非隔离式电源模块为从模块，第二级非隔离式电源模块为主模块），在第一级非隔离式电源模块将第二级非隔离式电源模块预设的母线电压值设置为自身的母线电压值后，识别出流经第一级非隔离式电源模块的环流的环流方向和/或环流大小，然后根据不同的情况针对性地采用校准补偿方法对母线电压的采样系数进行校准补偿，从而有效抑制由于母线电压差异导致的并联环流问题，降低由于并联环流引起的过流失效风险，提高能量转换环节的可靠性和安全性。
本申请还提供了一种算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在至少一个处理器上运行时，实现前述的电源环流的控制方法，例如图4所述的方法。
本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机指令，在被计算设备执行时，实现前述的电源环流的控制方法，例如图4所述的方法。
本申请实施例中，“举例来说”或者“比如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“举例来说”或者“比如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“举例来说”或者“比如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请中实施例提到的“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a、b、或c中的至少一项（个），可以表示：a、b、c、（a和b）、（a和c）、（b和c）、或（a和b和c），其中a、b、c可以是单个，也可以是多个。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A、同时存在A和B、单独存在B这三种情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以及，除非有相反的说明，本申请实施例使用“第一”、“第二”等序数词是用于对多个对象进行区分，不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度。例如，第一设备和第二设备，只是为了便于描述，而并不是表示这第一设备和第二设备的结构、重要程度等的不同，在某些实施例中，第一设备和第二设备还可以是同样的设备。
上述实施例中所用，根据上下文，术语“当……时”可以被解释为意思是“如果……”或“在……后”或“响应于确定……”或“响应于检测到……”。以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种电源环流的控制方法，其特征在于，应用于并联拓扑系统，所述并联拓扑系统包括第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块，所述第一级非隔离式电源模块和所述第二级非隔离式电源模块通过通信接口收发指示信息，所述并联拓扑系统接入了三相交流电网，流经所述三相交流电网的A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC的环流的第一环流大小为零，从所述三相交流电网流向所述第一级非隔离式电源模块负端的环流的所述第一环流方向为正，从所述第一级非隔离式电源模块负端流向所述三相交流电网的环流的所述第一环流方向为负，所述方法包括：
所述第一级非隔离式电源模块通过所述通信接口获取来自所述第二级非隔离式电源模块的指示信息，其中，所述指示信息包括第一母线电压值和第一环流信息，所述第一环流信息包括第一环流方向和/或第一环流大小；
所述第一级非隔离式电源模块将所述第一母线电压值设置为自身的母线电压值；
所述第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息，其中，所述第二环流信息包括流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向和/或第二环流大小；
所述第一级非隔离式电源模块根据所述第一环流信息和所述第二环流信息的差异，对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿；
所述第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息，包括：
所述第一级非隔离式电源模块采集A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC；
所述第一级非隔离式电源模块对所述输入电流IA、所述输入电流IB和所述输入电流IC进行求和，得到直流输入电流Ii；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述直流输入电流Ii＞0，则所述第一级非隔离式电源模块确定流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为正；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述直流输入电流Ii＜0，则所述第一级非隔离式电源模块确定流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为负；
所述第一级非隔离式电源模块根据所述第一环流信息和所述第二环流信息的差异，对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿，包括：
所述第一级非隔离式电源模块根据所述第一环流大小和所述第二环流大小，确定环流大小偏差量，以及所述第一级非隔离式电源模块根据所述第一环流方向和所述第二环流方向，确定环流方向偏差量；
所述第一级非隔离式电源模块根据所述环流大小偏差量、所述环流方向偏差量和增益系数Ki确定环流目标偏差量；
所述第一级非隔离式电源模块根据所述环流目标偏差量对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准；所述第一级非隔离式电源模块确定第二环流信息之后，还包括：
所述第一级非隔离式电源模块通过所述通信接口获取来自所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT；
所述第一级非隔离式电源模块对自身的温升ΔT1进行检测；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＞所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则所述第一级非隔离式电源模块确定环流的第二环流方向为环流从所述第二级非隔离式电源模块流向所述第一级非隔离式电源模块；
若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＜所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则所述第一级非隔离式电源模块确定环流的第二环流方向为环流从所述第一级非隔离式电源模块流向所述第二级非隔离式电源模块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述第一级非隔离式电源模块通过最小步进Vstep补偿法，根据环流的第二环流方向对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿。
3.一种并联拓扑系统，其特征在于，所述并联拓扑系统包括第一级非隔离式电源模块和第二级非隔离式电源模块，所述第一级非隔离式电源模块和所述第二级非隔离式电源模块通过通信接口收发指示信息，所述并联拓扑系统接入了三相交流电网，流经所述三相交流电网的A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC的环流的第一环流大小为零，从所述三相交流电网流向所述第一级非隔离式电源模块负端的环流的所述第一环流方向为正，从所述第一级非隔离式电源模块负端流向所述三相交流电网的环流的所述第一环流方向为负，其中：
所述第一级非隔离式电源模块，用于通过所述通信接口获取来自所述第二级非隔离式电源模块的指示信息，其中，所述指示信息包括第一母线电压值和第一环流信息，所述第一环流信息包括第一环流方向和/或第一环流大小；
所述第一级非隔离式电源模块，用于将所述第一母线电压值设置为自身的母线电压值；
所述第一级非隔离式电源模块，用于确定第二环流信息，其中，所述第二环流信息包括流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向和/或第二环流大小；
所述第一级非隔离式电源模块，用于根据所述第一环流信息和所述第二环流信息的差异，对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准补偿；
所述第一级非隔离式电源模块，用于采集A相的输入电流IA、B相的输入电流IB和C相的输入电流IC；对所述输入电流IA、所述输入电流IB和所述输入电流IC进行求和，得到直流输入电流Ii；若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述直流输入电流Ii＞0，则所述第一级非隔离式电源模块，用于确定流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为正；若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述直流输入电流Ii＜0，则所述第一级非隔离式电源模块，用于确定流经所述第一级非隔离式电源模块的环流的第二环流方向为负；
所述第一级非隔离式电源模块，用于根据所述第一环流大小和所述第二环流大小，确定环流大小偏差量，以及根据所述第一环流方向和所述第二环流方向，确定环流方向偏差量；根据所述环流大小偏差量、所述环流方向偏差量和增益系数Ki确定环流目标偏差量；根据所述环流目标偏差量对所述第一级非隔离式电源模块的母线电压的采样系数进行校准；
所述第一级非隔离式电源模块，用于通过所述通信接口获取来自所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT；对自身的温升ΔT1进行检测；若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＞所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则所述第一级非隔离式电源模块，用于确定环流的第二环流方向为环流从所述第二级非隔离式电源模块流向所述第一级非隔离式电源模块；若所述第一级非隔离式电源模块检测到所述第一级非隔离式电源模块的温升ΔT1＜所述第二级非隔离式电源模块的温升ΔT，则所述第一级非隔离式电源模块，用于确定环流的第二环流方向为环流从所述第一级非隔离式电源模块流向所述第二级非隔离式电源模块。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在至少一个处理器上运行时，实现如权利要求1-2中任一项所述的方法。
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