CN212627688U - 一种主从串联高压大功率高精度直流电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种主从串联高压大功率高精度直流电源，包括多个型号相同的开关电源模组单元，其中，一所述开关电源模组单元为主模组，剩余所述开关电源模组单元为从模组；所述主模组通过主串联控制板连接到与其相邻的所述从模组；相邻所述从模组通过从串联控制板连接；尾端的所述从模组其高电平端为总电源的输出高电平端；所述主模组其低电平端为总电源输出低电平端。本实用新型的主从串联高压大功率高精度直流电源，通过主从串联的控制方式能够实现从机对主机环路的高速跟随，并很好的解决了主从机之间高压的绝缘与信号传递的矛盾，实现了串联电源的自动均压。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直流电源，具体涉及一种主从串联高压大功率高精度直流电源，属于直流电源技术领域。
背景技术
随着直流电源的广泛应用，不仅对其精度、纹波等性能指标要求越来越高，各种不同电压、不同功率等级的直流电源需求也层出不穷，而具备并联、串联能力的直流电源越来越受到市场的认可；市场主流高频直流产品是采用多个开关电源模组单元并联，模组单元采用主动式功率因数校正+高频LLC多谐振逆变+DCDC变换拓扑的结构，并基于输出电压外环与输出电流内环的双环控制方式实现开关电源模组的并联；此高频直流电源优点在于具有较好的源电压特性、较好的负载电压特性、便于实现开关电源模组间的并联控制等特点；但是，基于双环控制方式的高频直流电源只能实现模组间的并联，扩大输出电流能力，无法实现模组间的串联，实现高电压输出；由于开关电源模组串联时，模组的控制系统存在较高的电压差，且此电压差是变化的，这就要求同时受控的主、从机的控制信号必须是相互独立的或相互绝缘。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提出了一种主从串联高压大功率高精度直流电源，采用主从模式串联控制方式，实现了开关电源模组之间的串联，扩大了直流电源的输出电压，还能实现串联电路的自主均压控制，输出精度高，纹波低，动态性能好。
本实用新型的主从串联高压大功率高精度直流电源，包括多个型号相同的开关电源模组单元，其中，一所述开关电源模组单元为主模组，剩余所述开关电源模组单元为从模组；所述主模组通过主串联控制板连接到与其相邻的所述从模组；相邻所述从模组通过从串联控制板连接；尾端的所述从模组其高电平端为总电源的输出高电平端；所述主模组其低电平端为总电源输出低电平端。
进一步地，所述主串联控制板电连接到主控制板；所述主控制板电连接显示板和电源设置键和键盘。
进一步地，所述主串联控制板包括基准电压输入端，所述基准电压输入端连接到主误差放大器输入端；所述主误差放大器另一输入端通过电压采样比例电路连接到总电源输出端；所述主误差放大器输出端连接到PI控制器；所述PI控制器输出端连接到主模组其受控调整端和多个高压跟随电路；每一所述高压跟随电路输出端连接到一从误差放大器输入端；所述误差放大器另一输入端连接到一均压控制电路；每一所述误差放大器输出端连接到一从模组其受控调整端；所述均压控制电路输入端电连接到总电源输出端和对应从模组输出电源端；所述主模组与其相邻的从模组串接；相邻所述从模组依次串接。
通过基准电压输入端输入基准电压Uref，基准电压可通过调压电路（分压取样电路）得到一基准电压，或通过主控制板设置一基准电压，从而向主误差放大器输入一基准电压Uref；同时，通过电压采样比例电路采样当前电源的总电压，电压采样可进行比例采样，即电压采样比例电路其输出电压值Umon与总电压呈比例关系，如10/1电压值，基准电压Uref与Umon作差后连接PI控制器的输入端，PI控制器的输出信号V_m连接主机受控电流源电路（主模组其受控调整端）以及高压跟随电路的输入端；PI控制器将Uref与Umon差值除以开关电源模组单元个数（PI比例设置），得出每个开关电源模组需要响应的差值并对受控源进行控制；基准电压Uref与Umon作差后的差值还分别送至各个高压跟随电路；能够实现从机对主机环路的高速跟随，并很好的解决了主从机之间高压的绝缘与信号传递的矛盾；高压跟随电路的输出信号与均压控制电路的输出信号进行求和后生成电压信号，连接至对应从机受控电流源电路的输入端；均压控制电路采集总的电源电压和对应从模组输出电压；电源电压采集为比例采集，即电压采样比例电路其输出电压值Umon与总电压呈比例关系，且比例为：开关电源模组个数/1电压值，其采集得到的电压值为从模组电压平均值，并将从模组电压平均值与从模组实际输出电压值作差后得到均压值；通过将均压值和高压跟随电路输出数值求和后，得到调整值；调整值作为PI控制器输入端；PI控制器的输出信号连接从机受控电流源电路；从而完成对应从模组的电源输出调整。
本实用新型与现有技术相比较，本实用新型的主从串联高压大功率高精度直流电源，通过主从串联的控制方式能够实现从机对主机环路的高速跟随，并很好的解决了主从机之间高压的绝缘与信号传递的矛盾，实现了串联电源的自动均压。
附图说明
图1为本实用新型串联电路总体结构示意图。
图2为本实用新型主从式串联电路的控制模块示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的主从串联高压大功率高精度直流电源，包括多个型号相同的开关电源模组单元，开关电源模组单元输出电压受到控制电路控制，其等效为一受控源；其中，一所述开关电源模组单元为主模组，剩余所述开关电源模组单元为从模组；所述主模组通过主串联控制板连接到与其相邻的所述从模组；相邻所述从模组通过从串联控制板连接；尾端的所述从模组其高电平端为总电源的输出高电平端；所述主模组其低电平端为总电源输出低电平端。
其中，所述主串联控制板电连接到主控制板；所述主控制板电连接显示板和电源设置键和键盘。
如图2所示，所述主串联控制板包括基准电压输入端，所述基准电压输入端连接到主误差放大器输入端；主误差放大器采用运放及其外围元件构成的经典误差放大器，根据输出要求，可将其放大倍数设置为1；所述主误差放大器另一输入端通过电压采样比例电路连接到总电源输出端；电压采样比例电路为分压取样电路，通过设置取样电阻和整个电路的电阻值，从而完成取样比例设置；所述主误差放大器输出端连接到PI控制器；所述PI控制器输出端连接到主模组其受控调整端和多个高压跟随电路，高压跟随电路由运放构成电压跟随器；每一所述高压跟随电路输出端连接到一从误差放大器输入端；所述误差放大器另一输入端连接到一均压控制电路，均压控制电路分为两路，一路是直接采集对应从机电压的第一电压反馈电路，另一路通过比例采样总输出电压，并通过；每一所述误差放大器输出端连接到一从模组其受控调整端；所述均压控制电路输入端电连接到总电源输出端和对应从模组输出电源端；所述主模组与其相邻的从模组串接；相邻所述从模组依次串接。
通过基准电压输入端输入基准电压Uref，基准电压可通过调压电路（分压取样电路）得到一基准电压，或通过主控制板设置一基准电压，从而向主误差放大器输入一基准电压Uref；同时，通过电压采样比例电路采样当前电源的总电压，电压采样可进行比例采样，即电压采样比例电路其输出电压值Umon与总电压呈比例关系，如10/1电压值，基准电压Uref与Umon作差后连接PI控制器的输入端，PI控制器的输出信号V_m连接主机受控电流源电路（主模组其受控调整端）以及高压跟随电路的输入端；PI控制器将Uref与Umon差值除以开关电源模组单元个数（PI比例设置），得出每个开关电源模组需要响应的差值并对受控源进行控制；基准电压Uref与Umon作差后的差值还分别送至各个高压跟随电路；能够实现从机对主机环路的高速跟随，并很好的解决了主从机之间高压的绝缘与信号传递的矛盾；高压跟随电路的输出信号与均压控制电路的输出信号进行求和后生成电压信号，连接至对应从机受控电流源电路的输入端；均压控制电路采集总的电源电压和对应从模组输出电压；电源电压采集为比例采集，即电压采样比例电路其输出电压值Umon与总电压呈比例关系，且比例为：开关电源模组个数/1电压值，其采集得到的电压值为从模组电压平均值，并将从模组电压平均值与从模组实际输出电压值作差后得到均压值；通过将均压值和高压跟随电路输出数值求和后，得到调整值；调整值作为PI控制器输入端；PI控制器的输出信号连接从机受控电流源电路；从而完成对应从模组的电源输出调整。主机受控电流源电路的正向输出电压信号Um+连接至从机1受控电流源电路的负向输出电压信号Us1-，形成从机1地信号U1，U1 = Um+ = Us-；从机1受控电流源电路的正向输出端Us1+连接至从机2受控电流源电路的负向输出Us2-形成从机2地信号U2，U2 =Us1+= Us2-；整机输出的Uo+ = Us1，Uo- =Um-。
上述实施例，仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
Claims (1)
1.一种主从串联高压大功率高精度直流电源，其特征在于：包括多个型号相同的开关电源模组单元，其中，一所述开关电源模组单元为主模组，剩余所述开关电源模组单元为从模组；所述主模组通过主串联控制板连接到与其相邻的所述从模组；相邻所述从模组通过从串联控制板连接；尾端的所述从模组其高电平端为总电源的输出高电平端；所述主模组其低电平端为总电源输出低电平端；所述主串联控制板电连接到主控制板；所述主控制板电连接显示板和电源设置键和键盘；所述主串联控制板包括基准电压输入端，所述基准电压输入端连接到主误差放大器输入端；所述主误差放大器另一输入端通过电压采样比例电路连接到总电源输出端；所述主误差放大器输出端连接到PI控制器；所述PI控制器输出端连接到主模组其受控调整端和多个高压跟随电路；每一所述高压跟随电路输出端连接到一从误差放大器输入端；所述误差放大器另一输入端连接到一均压控制电路；每一所述误差放大器输出端连接到一从模组其受控调整端；所述均压控制电路输入端电连接到总电源输出端和对应从模组输出电源端；所述主模组与其相邻的从模组串接；相邻所述从模组依次串接。
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