CN1363128A - 用于调节直流电压变换器并联工作的方法及装置 - Google Patents

用于调节直流电压变换器并联工作的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于调节多个直流电压变换器并联工作的方法及装置。其中,一个直流电压变换器承担主装置功能,并且以电压控制来工作。另外的直流电压变换器承担辅助装置功能及作为纯电流源工作。通常在工作中,作为主装置并以电压控制工作的直流电压变换器提供其额定电流的一半。因此在短时负载变化时根据调节裕量它不但可以在正向上而且可以在反向上进行调节。

Description

用于调节直流电压变换器并联工作的方法及装置
技术现状
本发明涉及权利要求1的前序部分所述的、用于调节多个直流电压变换器并联工作的方法，还涉及权利要求7的前序部分所述的、用于调节多个直流电压变换器并联工作的装置。
为了提高直流电压变换器的功率，可使多个直流电压变换器并联及以主/辅工作的方式来使用。其中作为主装置工作的直流电压变换器承担整个系统输出侧的电压调节。一个或多个从属的变换器作为由主装置控制的电流源工作，以提高输出功率。在传统的系统中，为了在主装置及辅助装置之间传送控制指令，需要一个附加的电缆连接，通过该连接向一个或多个辅助变换器发送模拟的、时间上连续的电流给定值。
DE 195 46 495 A1公开了一种用于均匀分配电功率的电路装置及方法。其中多个变流器作为带整流器的电源部件相并联，用于向共同的直流电器供电。这些电源部件通过母线系统相互连接。在装置工作时实现电流的均匀分配。
此外，DE 198 05 926 A1公开了一种控制直流电压变换器并联工作的装置及方法，尤其用于机动车的多电压车用电源。其中一个变换器用于有效工作区域，其它的变换器或是满载工作或是空载工作。
另外，由专利申请DE 199 33 039公知了一种直流电压变换器，它的调节信号通过使用一个电压调节器及一个电流调节器来产生。在电压调节器及电流调节器之间设有一个限值器，它用于限制电压调节器的输出信号。通过预给定一个适合值作为电压给定值及预给定一个限值信号作为电流给定值，可实现不同的工作类型，其中具有输出电压受调节的工作类型及输出电流受调节的工作类型。后者尤其适用于多个直流电压变换器的并联工作，其中，上级直流电压变换器进行电压调节及对其它变换器仅分配待调节电流的给定值。因此从属的变换器作为电流源工作。
本发明的优点
根据本发明的方法及根据本发明的装置的优点尤其在于，通过本发明提出的调节策略(Regelstrtegie)，可根据最大可能的调节裕量(Stellreserve)在各个变换器之间最佳地分配电流。因为通常以电压控制工作并承担主装置功能的直流电压变换器工作时提供其额定电流的一半，因此在对短时负载变化的动态响应时，它不但在正向上而且在反向上可以提供其额定电流的一半。
当在各个直流电压变换器之间进行数字的、时间上离散的信息传输的情况下，这是特别有利的。这样作是有延时的，以使得作为电流源工作的从属直流电压变换器不立即工作。这可能导致调节差值。但这种调节差值可通过承担主装置功能的直流电压变换器快速地补偿调节，因为对于短时的负载变化，它不但在正向上而且在反向上可提供足够的调节裕量。
附图的简要说明
以下将借助附图以例子的方式来详细地描述本发明。
图1表示一个机动车的车电源(Kraftfahrzeug-Bordnetzes)的电路框图，其中设有两个直流电压变换器的并联电路对一个负载供电。
图2表示并联工作的两个变换器的等效电路图。
实施例
图1表示一个机动车的车电源的电路框图，其中设有两个直流电压变换器的并联电路，用来对一个负载供电。两个直流电压变换器W1及W2通过一个CAN母线C彼此连接。此外，这两个直流电压变换器的输出端彼此相连接。直流电压变换器W1及W2连接在未示出的能源上，它们的任务在于：对通过电池B缓冲的用电器RNetz供给电能。在用电器RNetz上可测得电压UNetz。
为了避免耦合振荡的出现，变换器W2承担主装置功能及以电压控制来工作。变换器W1具有辅助装置功能，它仅作为电流源工作。关于由它将供给的电流给定值I1的信息，通过CAN母线C从具有主功能的变换器W2传送给变换器W1。为了满足当前电流需要而由变换器W2提供的电流用I2表示。用于从属变换器W1的电流给定值的计算是根据测量的变换器输出电流I1及I2来进行的。测量的输出电流通过CAN母线C传送给承担主功能的直流电压变换器W2。
图中所示的装置将如下地工作：
如果用电器RNetz需要的电能量小于作为主装置及以电压调节而工作的直流电压变换器W2的额定电流的一半，则变换器W2提供整个的电流需要量。在此情况下，变换器W1对用电器的供电不作出贡献。
如果用电器RNetz需要的电能量大于作为主装置及以电压调节而工作的直流电压变换器W2的额定电流的一半，则变换器W2提供其额定电流的一半。剩余的电流需要量由作为电流源工作的直流电压变换器W1来提供。
如果还设有与变换器W1并联的其它辅助直流电压变换器，则剩余的电流需要量由所有的辅助直流电压变换器来提供，其中各个辅助变换器提供相等的电流分量。该电流分量的计算在作为主装置工作的变换器W2中进行。在各变换器之间的相关信息的传送通过CAN母线C来实现。该计算也可在辅助变换器中根据主装置的测量值来实现。
如果用电器RNetz需要的电能量大于变换器W2的额定电流的一半与变换器W1的额定电流的总和，则将在要提供的总电流中的变换器W2的电流分量提高到超过变换器W2额定电流的一半。
如果还设有与变换器W1并联的其它辅助直流电压变换器，则超过变换器W2额定电流一半的超出电流需要量首先由辅助变换器来提供，直到它们提供到各自的额定电流值为止。这时才开始提高在要提供的总电流中的变换器W2的电流分量。
图2表示并联工作的两个直流电压变换器W1及W2的等效电路图。变换器W2作为电压源工作，变换器W1作为电流源工作。通过由变换器W2向变换器W1预给定一个电流给定值，电流I1可被看作注入电网中。剩余的电流需要量将自动地由变换器W2来提供，其中，向变换器W1预给定的电流给定值及由变换器W2待提供的电流是考虑到以上结合图1所述的调节策略来求得的。

Claims (10)

1.用于调节多个直流电压变换器并联工作的方法，其中，用一个直流电压变换器来承担主装置功能，用另外至少一个直流电压变换器来承担辅助装置功能，所述的承担主装置功能的直流电压变换器以电压控制来工作，而所述的另外至少一个直流电压变换器作为电流源工作，其特征在于：当总电流需要量小于以电压调节而工作的直流电压变换器的额定电流的一半时，则以电压调节而工作的直流电压变换器提供总电流需要量，及当总电流需要量在以电压调节而工作的直流电压变换器的额定电流的一半及它的额定电流之间时，则该变换器提供额定电流的一半及剩余的电流需要量由作为电流源工作的直流电压变换器提供。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以电压调节而工作的直流电压变换器用于调节短时的负载变化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：剩余的电流需要量由作为电流源工作的各个直流电压变换器提供相同的分量。
4.根据以上权利要求中一项所述的方法，其特征在于：承担主装置功能的直流电压变换器及作为电流源工作的直流电压变换器之间的通信通过一个母线来实现。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：该母线是一个CAN母线。
6.根据以上权利要求中一项所述的方法，其特征在于：当总电流需要量大于以电压调节而工作的直流电压变换器的额定电流的一半与作为电流源工作的直流电压变换器的总额定电流的总和时，则以电压调节而工作的直流电压变换器提供的电流超过其额定电流的一半，以提供总的电流需要量。
7.用于调节多个直流电压变换器并联工作的装置，它具有：
一个第一承担主装置功能的直流电压变换器，它以电压控制来工作，
至少另一个承担辅助装置功能的直流电压变换器，它与承担主装置功能的直流电压变换器并联地设置及作为电流源工作，其中
各直流电压变换器的输出端彼此连接，并与一个负载相连接，其特征在于：
当总电流需要量小于以电压调节而工作的直流电压变换器的额定电流的一半时，则承担主装置功能的直流电压变换器提供总电流需要量，及
当总电流需要量在以电压调节而工作的直流电压变换器的额定电流的一半及它的额定电流之间时，则承担主装置功能的变换器提供额定电流的一半及剩余的电流需要量由承担辅助装置功能的直流电压变换器提供。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：当总电流需要量大于以电压调节而工作的直流电压变换器的额定电流的一半及作为电流源工作的直流电压变换器的总额定电流之和时，则以电压调节而工作的直流电压变换器用于提供大于其额定电流一半的电流。
9.根据以上权利要求7或8所述的装置，其特征在于：在直流电压变换器之间设有一个母线。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述的母线是一个CAN母线。
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