CN204190385U - 一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，包括：恒压/恒流判别电路、输出电压比较电路和均流继电器控制电路；恒压/恒流判别电路包括比较器U5A和与比较器U5A输出端连接的二极管D6；输出电压比较电路包括比较器U4B；均流继电器控制电路包括比较器U4A、与比较器U4A连接的三极管Q1、以及继电器JD1。电源模块在采用本实用新型的模块失效识别与处理电路后，单机工作时，不工作的电源模块与均流母线完全断开，互不影响；多电源模块工作时，对出现输出短路故障的电源模块能准确识别并断开均流母线，可自动脱离并机系统，也可自动投入并机系统；并联电源模块个数理论上可以不限。
Description
技术领域
本实用新型涉及高频电力电子电路领域，具体涉及一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路。
背景技术
在电源的实际使用过程中，要满足各种负载对供电可靠性的不同要求，当单台电源不能给负载提供足够的电力时，就需要多个电源模块并联使用，以提高电源供电量和运行的可靠性。通常，多个电源模块并联运行或者并联冗余运行，其原理就是将N个电源模块并联使用以提供负载所需电量或大于负载所需电量。
相对于传统的集中式供电，分布式电源通过将多个中、小功率的电源模块并联来组建积木式大功率电源系统。在空间上，各电源模块供电量与负载所需电量接近，供电质量高，通过改变并联电源模块的数量来满足不同功率的负载，设计灵活，每个电源模块承受较小电应力，开关频率可以达到兆赫级，从而提高了系统的功率密度。
大功率输出和分布式电源，使电源模块并联技术得以迅速发展。在电源并联扩流过程中，为了提高系统工作稳定性，可采用N+m冗余的方法。其中N代表向负载提供额定电流的电源模块个数，m代表冗余电源模块个数，N和m均为自然数。m越大直流电源的可靠性越高，但成本也越高。
在实际的使用过程并不是简单的把各个电源模块并联使用就可以让电源平均承担功率。这是由于电源模块各自参数的分散性，使得每个电源模块的开路电压和内阻均会存在差异，通常由于电源模块的内阻都非常小，因此很小的开路电压差异就会导致各电源模块的输出电流有较大的差异，这种状态会导致各个电源模块的寿命衰减不一致，达不到电源的可靠性和稳定性的要求，这就要求在电源并联使用过程中使用均流技术。
均流技术对于多个直流电源模块并联运行的基本要求是：一、输入电压或者负载发生变化时，保持输出电压稳定；二、控制各电源模块的输出电流，实现负载电流平均分配，均流动态响应良好。为提高电源系统可靠性，并联电源系统应该具备以下特性：实现冗余；当任意电源模块发生故障时，其余电源模块继续提供足够电能，整个电源系统不会崩溃；实现热拔插，电源系统真正意义上的不间断供电；均流技术无需外加均流控制单元；使用一条均流总线来连接各电源模块。
常用的几种并联均流技术：斜率控制法；主/从控制法；外部控制电路法；平均电流型自动均流法；最大电流自动均流法(自动主/从法、民主均流法)；强迫均流法。
平均电流型自动均流法是一项已知技术，可以实现精确的均流。这种均流技术采用一个窄带电流放大器，输出端通过阻值为R的电阻连到均流母线上，n个单元采用n个这种结构，n为自然数。
如图1所示现有均流技术的原理图，当输出达到均流时，电流放大器输出电流I1为零，这时Io1处于均流工作状态。反之，在电阻R上产生一个电压Uab，由这个电压控制放大器A1，由放大器A1再控制开关电源的功率级的输出电流，最终达到均流。
这种均流技术的缺点是当均流母线短路或电源模块不工作时均流母线电压下降，将促使每个电源模块电压下降，甚至达到下限，造成故障。解决办法是自动地把故障模块从均流母线上切除。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路。克服现有技术的存在的问题：如果有一个模块均流线短路，则系统无法均流。单个模块限流也可能会引起系统不稳定；在大系统中，系统稳定性与负载均流瞬态响应的矛盾很难解决，会出现因不均流而导致的过流故障或过温故障的缺陷，而采用本实用新型的模块失效识别与处理电路将不存在上述问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，包括：恒压/恒流判别电路、输出电压比较电路和均流继电器控制电路；恒压/恒流判别电路包括比较器U5A和与比较器U5A输出端连接的二极管D6；输出电压比较电路包括比较器U4B，二极管D6连接到比较器U4B的反向输出端；均流继电器控制电路包括比较器U4A、与比较器U4A连接的三极管Q1、以及继电器JD1，继电器JD1的输入侧与三极管Q1的集电极连接，继电器JD1的输出侧分别与内部均流母线和外部均流母线连接。
在优选的方案中，所述的应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，还包括电流环，电流环包括比较器U2，比较器U2的输出端连接到比较器U5A的同相输入端。
在优选的方案中，继电器JD1的输出侧通过外部均流母线接口IFE与外部均流母线连接。
在优选的方案中，内部均流母线分别连接到比较器U3A和电流放大器。
在优选的方案中，比较器U3A连接到电压环。
设置有本实用新型的应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路后的电源模块，具有如下有益效果：
1)电源模块单机工作时，不工作的电源模块处于待机状态，并且与均流母线完全断开，互不影响。
2)多电源模块工作时，对出现输出短路故障的电源模块能准确识别并断开均流母线，即将内部均流母线与外部均流母线断开；可自动脱离并机系统，也可自动投入并机系统。
3)可以构成N+m冗余系统，并联电源模块个数理论上可以不限。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有均流技术的原理图；
图2是本实用新型实施例的电源模块失效识别与处理电路的原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
参见如2，本实施例提供了一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，包括：恒压/恒流判别电路、输出电压比较电路和均流继电器控制电路；恒压/恒流判别电路包括比较器U5A和与比较器U5A输出端连接的二极管D6；输出电压比较电路包括比较器U4B，二极管D6连接到比较器U4B的反向输出端；均流继电器控制电路包括比较器U4A、与比较器U4A连接的三极管Q1、以及继电器JD1，继电器JD1的输入侧与三极管Q1的集电极连接，继电器JD1的输出侧分别与内部均流母线和外部均流母线连接。
均流继电器JD1的控制信号包括开关机信号和工作时模块的故障逻辑处理信号，通过二极管D3传递到比较器U4A，操作人员打开模块电源，开机信号为低电平，模块输出电压正常时给比较器U4A低电平，均流继电器JD1吸合，在模块输出短路故障时输出高电平给比较器U4A使开均流继电器输入侧无电流，输出侧断开。
其中，模块输出短路时电路有两个状态：一是电源模块短路时，短路电流会使恒压/恒流判别电路转入恒流控制状态，恒压/恒流判别电路恒压时比较器U5A输出高电平，横流时比较器U5A输出低电平；二是电流环输出电压低于1V。在判别短路时只要同时具备这两个条件视为短路，一旦短路，立即发出信号，通过比较器U4A传递给均流继电器JD1断开均流母线，以免对其他模块造成影响。
恒压恒流判别电路的功能是准确的判别电压环电流环的工作状态，并将其工作状态以恒压时高电平恒流时低电平的逻辑送入输出电压比较电路进行逻辑控制与工作状态的显示。
优选的，所述的应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，还包括电流环，电流环包括比较器U2，比较器U2的输出端连接到比较器U5A的同相输入端。
优选的，继电器JD1的输出侧通过外部均流母线接口IFE与外部均流母线连接。
优选的，内部均流母线分别连接到比较器U3A和电流放大器。
优选的，比较器U3A连接到电压环。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，其特征在于，包括：恒压/恒流判别电路、输出电压比较电路和均流继电器控制电路；恒压/恒流判别电路包括比较器U5A和与比较器U5A输出端连接的二极管D6；输出电压比较电路包括比较器U4B，二极管D6连接到比较器U4B的反向输出端；均流继电器控制电路包括比较器U4A、与比较器U4A连接的三极管Q1、以及继电器JD1，继电器JD1的输入侧与三极管Q1的集电极连接，继电器JD1的输出侧分别与内部均流母线和外部均流母线连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，其特征在于，还包括电流环，电流环包括比较器U2，比较器U2的输出端连接到比较器U5A的同相输入端。
3.根据权利要求1所述的一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，其特征在于，继电器JD1的输出侧通过外部均流母线接口IFE与外部均流母线连接。
4.根据权利要求1所述的一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，其特征在于，内部均流母线分别连接到比较器U3A和电流放大器。
5.根据权利要求4所述的一种应用平均电流型均流技术的模块失效识别与处理电路，其特征在于，比较器U3A连接到电压环。
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| CN105048502A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-11-11 | 中国科学院电工研究所 | 一种并联发电系统的控制方法 |
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