CN202009342U - 逆变器dc-dc并联模块数字化均流装置 - Google Patents
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Abstract
逆变器DC-DC并联模块的数字化均流装置中，能实现所有的数字控制算法的微控制器模块分别电连接辅助电源模块、基准电压源模块、输出电流采样模块、输出电压采样模块、母线电流采样模块及功率级驱动信号模块，辅助电源模块分别电连接着基准电压源模块、输出电流采样模块、输出电压采样模块、母线电流采样模块及功率级驱动信号模块。本实用新型的装置以高速微处理器为控制核心，采用数字控制方法，数字信号处理技术，将电流信号转换成数字量后进行均流控制，实现DC-DC并联模块均流，具有精度高、稳定性好、易于扩展等优点，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种逆变电源并联均流方法，具体涉及逆变器DC-DC模块并联的数字化均流控制装置，属于电源领域。
背景技术
目前，由于器件工艺水平限制以及考虑设计难度等因素，高频升压逆变器的DC-DC模块输出功率一般在几千瓦左右，然而在实际应用中通常需要逆变器能提供更大功率的输出，当单一模块不能满足某些特殊负载的输出功率要求时，就要求重新对模块进行设计开发以满足这种特殊要求，这不仅加大开发难度，还会加大开发成本。因此，在逆变系统中往往会采用并联的方法来提高输出功率。
仅通过简单的并联方式是不能保证逆变电源系统的稳定。为了能使逆变电源可靠地并联运行，必须能使各逆变电源的DC-DC模块共同分担负载电流，否则各模块间将会形成环流，严重影响逆变器的可靠性，将会使逆变器的使用寿命减少。
电源模块并联系统中的环流主要是各逆变模块输出特性之间的差异所造成的。目前并联均流方法主要有外特性下垂法、平均电流型自动负载均流法、主从控制法、最大电流自动均流法等。现有均流技术主要用均流芯片或加均流电路，虽然相应速度快，但是在实现多路电源均流时控制电路复杂时，可靠性降低，控制方式不灵活，精度较低，达不到很好的均流效果。另外，这种方法不能实时监控各路电源的工作状态，难以进行智能化控制。
实用新型内容
现今微控制器(MCU)技术迅猛发展，高性价比的微控制器芯片不断涌现，以高速微控制器为载体的数字控制技术已经在电源领域得到广泛而卓有成效的应用。
本实用新型目的是提供一种逆变器DC-DC并联模块的数字化均流装置，以高速微处理器为控制核心，采用数字化的控制方式，实现DC-DC并联模块均流。
本实用新型所采用的技术方案如下：能实现所有的数字控制算法的微控制器模块分别电连接辅助电源模块、基准电压源模块、输出电流采样模块、输出电压采样模块、母线电流采样模块及功率级驱动信号模块，辅助电源模块分别电连接着基准电压源模块、输出电流采样模块、输出电压采样模块、母线电流采样模块及功率级驱动信号模块。
其中：置于微控制器模块中的ARM处理器选用意法半导体的STM32F10X系列芯片，具体选用STM32F103VET6芯片，置于辅助电源模块中的前级降压型芯片选用LM2576HV，置于基准电压源模块中的基准电压源芯片选用MC1403，置于输出电流采样模块中的霍尔电流传感器选用TBC-DS系列霍尔电流传感器，具体选用型号为TBC6DS的霍尔电流传感器，置于母线电流采样模块中的霍尔电流传感器选用TBC-DS系列霍尔电流传感器，具体选用型号为TBC50DS的霍尔电流传感器，置于功率级驱动信号模块中的光耦合器件选用TLP250。
辅助电源模块，以主电源为输入，输出稳定的低压电源，用作各个模块的驱动电源。为了使辅助电源的输出电压合适，所以前级应为DC-DC降压电路，选用降压型芯片LM2576HV。
基准电压源，用于采样后A/D转换的参考电压，为保证A/D采样精度，采用高精度的基准电压源芯片MC1403。
功率级驱动信号模块，将微控制器模块输出的PWM信号进行隔离输出，微控制器模块的PWM信号隔离输出后转换成幅度适于用于驱动功率级的功率器件。为了提高驱动能力，输出采用图腾柱输出方式，保证PWM信号波形稳定可靠。所述隔离输出选用用高速光耦合器件TLP250，特别适合用于功率IGBT和MOS管的隔离驱动。
输出电流采样模块，包括一个霍尔电流传感器，一个运算放大器模块。霍尔电流传感器感应出输出电流，转换成电压信号，经放大滤波后输出至A/D转换模块。将电流信号转换成数字信号，在微控制器内进行数字信号处理，作为数字控制算法的输入参数。同时，微控制器可以根据这个参数监测模块的运行状态，当电流出现异常情况，立即进行保护工作。所述霍尔电流传感器采用TBC-DS系列霍尔电流传感器，其初、次级之间是绝缘的，可用于测量直流、交流和脉冲电流，具体型号选用TBC6DS。
输出电压采样模块，对输出电压采样，并送至A/D转换模块。
母线电流采样模块，包括一个大电流霍尔电流传感器，一个运算放大器模块。霍尔电流传感器作用同上所述。将电流信号转换成数字信号后作为数字控制算法的输入参数。同时，微控制器可以根据这个参数监测模块的运行状态，当电流出现异常情况，立即进行保护工作。所述霍尔电流传感器采用TBC-DS系列霍尔电流传感器，具体型号选用TBC50DS。
微控制器模块，微控制器模块包括一片高速ARM处理器，还包含外电路。所述ARM处理器是意法半导体的STM32F10X系列芯片，选用STM32F103VET6。微控制器模块实现所有的数字控制算法。
本实用新型的工作过程是，微控制器模块将输出电流和母线电流进行采样，控制算法将母线电流与各模块的输出电流进行比较后获得修正控制量，以控制模块的输出电流，使各个模块对总电流均分。
本实用新型采用数字控制方法，数字信号处理技术，将电流信号转换成数字量后进行均流控制，具有精度高、稳定性好、易于扩展等优点，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的总体结构框图。
图2是本实用新型的均流算法框图。
具体实施方式
下面通过具体实施例结合附图对本实用新型进行详细的说明。
见图1。能实现所有的数字控制算法的微控制器模块分别电连接辅助电源模块、基准电压源模块、输出电流采样模块、输出电压采样模块、母线电流采样模块及功率级驱动信号模块，辅助电源模块分别电连接着基准电压源模块、输出电流采样模块、输出电压采样模块、母线电流采样模块及功率级驱动信号模块。
其中：置于微控制器模块中的ARM处理器是意法半导体的STM32F10X系列芯片的STM32F103VET6芯片，置于辅助电源模块中的前级降压型芯片是LM2576HV，置于基准电压源模块中的基准电压源芯片是MC1403，置于输出电流采样模块中的霍尔电流传感器是TBC-DS系列中的TBC6DS的霍尔电流传感器，置于母线电流采样模块中的霍尔电流传感器是TBC-DS系列中的TBC50DS的霍尔电流传感器，置于功率级驱动信号模块中的光耦合器件是TLP250。
见图2本实用新型的均流算法框图。其中功率级驱动信号模块由微控制器模块内的算法进行调整，以控制功率级驱动信号模块的输出电流。模块输出电流经A/D转换后，再进行数字滤波处理，然后与母线电流进行比较。如图，a输入的是表征模块输出电流大小的数字量，b输入的是表征母线电流大小的信号量，c输出的是母线电流按比例缩小后的数字量。比较算法模块将输入a、c进行比较后输出修正控制量Ue，Ue控制模块功率级调整输出，达到均流的目的。
所示Ui为模块电压，也作为功率级输出调整算法模块的输入参数，Ui与Ue经求和运算后输入功率级输出调整算法模块。
所示Ur是算法中默认的参考信号，决定系统在稳定状态时的功率级输出控制信号。当输出达到均流时，a、c输入参数平衡，比较算法模块不输出调整信号，反之，比较算法模块将b、c进行比较后得出修正量，控制功率级输出控制信号，调整模块输出电流，最终达到均流。
Claims (3)
1.逆变器DC-DC并联模块数字化均流装置，包括逆变电源并联装置，其特征是：能实现所有的数字控制算法的微控制器模块分别电连接辅助电源模块、基准电压源模块、输出电流采样模块、输出电压采样模块、母线电流采样模块及功率级驱动信号模块，辅助电源模块分别电连接着基准电压源模块、输出电流采样模块、输出电压采样模块、母线电流采样模块及功率级驱动信号模块。
2.根据权利要求1所述的逆变器DC-DC并联模块数字化均流装置，其特征是：置于微控制器模块中的ARM处理器选用意法半导体的STM32F10X系列芯片，置于辅助电源模块中的前级降压型芯片选用LM2576HV，置于基准电压源模块中的基准电压源芯片选用MC1403，置于输出电流采样模块中的霍尔电流传感器选用TBC-DS系列霍尔电流传感器，置于母线电流采样模块中的霍尔电流传感器选用TBC-DS系列霍尔电流传感器，置于功率级驱动信号模块中的光耦合器件选用TLP250。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器DC-DC并联模块数字化均流装置，其特征是：置于微控制器模块中的ARM处理器选用STM32F103VET6芯片，置于输出电流采样模块中的霍尔电流传感器选用型号为TBC6DS的霍尔电流传感器，置于母线电流采样模块中的霍尔电流传感器选用型号为TBC50DS的霍尔电流传感器。
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