一種直流開關電源并聯系統均流控制裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及開關電源技術領域，公開一種直流開關電源并聯系統均流控制裝置，包括：若干個并聯的開關電源均流模塊、極值電流選擇電路；所述若干個并聯的開關電源均流模塊的負載輸出端與負載相連，所述若干個并聯的開關電源均流模塊的極值電流選擇端與極值電流選擇電路相連。本實用新型專利技術能夠使在某一基本單元故障情況下也能使系統正常運行，從而可適用于具有冗余結構的電源并聯系統，提高了電源系統及負載的可靠性和安全性；并且在不用智能控制器（CPU）和復雜的編程技術，降低了電源設備成本，實現了并聯系統的均流目的，降低了系統電源模塊的調節頻率，有效避免了輸出電流產生低頻振蕩，進而提高了系統動態響應。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及開關電源
，尤其涉及一種直流開關電源并聯系統均流控制裝置。
技術介紹
????八十代開始，為適應大功率供電系統負載安全性的考慮，開始對分布式電源系統進行初步研究。傳統的供電系統為提高供電的可靠性，每個負載需要備有兩套完全一樣的電源設備，其成本增加了一倍。分布式電源系統利用新電源理論和技術，采用較小的電源功率電路，組合成模塊式、智能化的大功率電源系統。在分布式電源系統中，模塊電源具有獨立性和靈活性，這種設計打破了功率上的局限，其容量可根據用戶的需求或依負載變化進行擴展，使電源系統的體積、重量大為降低；且系統可方便地采用冗余設計，提高了系統的可靠性。當某一模塊發生故障，能夠方便地更換此模塊，而不影響系統的正常工作，提高了系統的安全性。由于系統由標準化的模塊組合而成，電源產品便于規范化，不但降低電源的設計成本和重復投資，還可減少生產和維護費用。在模塊化分布電源系統中，為了實現完全穩定可靠的工作，模塊化電源的并聯技術則顯得尤為重要。由于并聯運行中每個模塊的外特性不一致，外特性好(電壓調整率小)的模塊，可能承擔更多的電流，甚至過載，而某些外特性差的模塊運行于輕載或者空載的狀態下，其結果是分擔電流多的模塊可靠性大大降低。因而在模塊并聯運行系統中必須設計有效的負載分配控制策略。并聯模塊均流技術是實現模塊化大功率電源系統的重點，以保證各模塊間電應力和熱應力的均勻、合理分配，防止一個或多個模塊工作于電流極限狀態。因此，并聯均流理論和技術成為當前電力電子技術的研究重點。在電源并聯系統中，實現均流控制常用的并聯均流方法共有六種：輸出阻抗法、主從設置法、熱應力自動均流法、外加均流控制器法、平均電流自動均流法、最大電流自動均流法。①輸出阻抗法是通過調節電源的輸出阻抗以達到并聯模塊接近均流的目的。在并聯電源模塊系統中，各個電源模塊是獨立工作的。每個模塊根據其外特性以及電壓參數值來確定輸出電流。該方法本質上屬于開環控制，因此該方法簡單，不需要外加專門的均流裝置。但是，該方法使得電源的調整精度不高，每個模塊必須進行個別調整，如果并聯的模塊功率不同的話，容易出現模塊間電流不平衡的現象。②主從設置法是將多個并聯電源模塊中的一個作為主模塊，其他模塊跟隨主模塊工作。主模塊的工作電流與輸出反饋信號進行比較，將差值信號反饋回各電源模塊（包括主模塊和從模塊）的控制電路，從而調節各模塊的輸出電流大小。主從設置法屬于閉環控制，不需要外加專門控制電路，因此均流精度比較高。但是各個模塊間需要有通信聯系，連線比較復雜，而且一旦主模塊出現故障，則整個電源系統將崩潰，不適用于冗余并聯系統。③熱應力自動均流法是利用監測電源系統中每個電源模塊單元的溫度來實現自動均流。電源系統中各并聯模塊在電源柜中所處的位置不同，對流情況和散熱條件也不同，結果有的模塊溫度高，有的模塊溫度低。該方法使其溫度高的模塊單元輸出電流小，溫度低的電源模塊輸出電流大，從而達到均流的目的。由于對噪聲不敏感，該方法無需考慮電源對噪聲的屏蔽，但需要附加控制器，且連線較多。④外部控制器法是在各并聯電源模塊之外，加一個專門進行并聯均流控制的外部模塊。每個模塊的輸出電流采樣，轉化為電壓信號，與給定的電壓進行比較，所得差值輸入到各電源模塊的控制部分，這樣就可以實現各模塊輸出電流的并聯均流。該方法均流效果非常好，各模塊輸出電流基本相等，但需要外加專門控制器，而且控制器與個電源模塊要進行多路連接，連線較復雜。⑤平均電流自動均流法要求并聯各模塊的電流放大器輸出端通過一個電阻R接到一條公用母線上，稱為均流母線。直流開關電源并聯系統的平均電流自動均流法如圖1所示。該方法電路簡單，可以精確地實現均流，但當均流母線發生短路，接在母線上的任一個模塊不能工作時，母線平均電壓下降，將促使各模塊電壓下調，甚至到達其下限，結果造成故障，不適用于具有電源模塊故障自動退出機制的電源并聯系統。⑥最大電流自動均流法是一種自動設定主模塊和從模塊的方法，即在n個并聯的模塊中，輸出電流最大的模塊，將自動成為主模塊，而其余的模塊則為從模塊，它們的電壓誤差依次被整定，以校正負載電流分配的不平衡，又稱為“自動主從控制法”。直流開關電源并聯系統的最大電流自動均流法如圖2所示。采用該方法的并聯模塊電源間不是孤立的，而是通過一條均流母線聯系起來。它為每一個模塊電源提供了一個電流基準值，而所有并聯模塊電源則依據這個基準值來調整其輸出電流，實現系統總輸出電流在各并聯電源中的精確均分，因而是一種優良的均流方法。采用這種方法可以實現較好的冗余，不會因為某一模塊的故障而影響整個系統的運行，而且均流母線的抗干擾性能較好。但是由于主從模塊總處于不斷的切換中，會導致各個模塊的輸出電流產生一個低頻振蕩；同時由于各個電源是以“最大電流”為輸出電流基值，除實際輸出電流為最大值的那個電源外，其他電源的輸出電流都要向上調節，只有輸出電流為最大值的那個電源的輸出電流才會下降，在負載不變情況下，必然出現多個電源輸出電流的增加量大于單個電源輸出電流的減少量，結果導致電源輸出端電壓高于額定電壓，產生“過電壓”，這種“過電壓”一方面必然會對電源和負載的可靠性、安全性帶來不利影響，另一方面會被動地增加電源已經很高的調節頻率，從而影響整個系統的動態響應。針對以上六種方法的缺點，有學者專利技術了“并聯直流開關電源雙均流母線均流控制電路及控制方法”，并提出了基于智能控制器（CPU）的四種均流控制方法。整體上，該電源并聯系統由于每一個電源模塊都應用了智能控制器（CPU）和軟件編程技術，同時求取最大電流值和最大電流差值的硬件電路比較復雜，因而會系統成本大大增加。同時提出的四種均流控制方法也各有不足之處：①最小電流均流控制方法：每一個電源模塊的智能控制器根據A/D轉換電路傳送來的第一均流母線和第二均流母線上的信號（最大電流值和最大電流差值）計算出在電源模塊中最小輸出電流。以最小輸出電流為基準，除實際最小輸出電流電源模塊外，其他電源模塊的的輸出電流都向下調節，在負載不變情況下，必然出現多個電源模塊輸出電流減少量大于單個電源模塊輸出電流增加量，結果導致電源模塊輸出端電壓低于額定電壓，產生“欠電壓”，這種“欠電壓”一方面滿足不了負載對電源性能的要求，另一方面也會被動增加電源已經很高的調節頻率，從而影響整個系統的動態響應。②簡化最小電流均流控制方法：智能控制器（CPU）通過將采集到的自身輸出電流信號與最大電流信號相比較，判斷出自身是否為輸出電流為最大值的電源模塊，只有最大輸出電流的電源模塊以最小輸出電流為基準調節，其他電源并不進行均流控制，隨著最大輸出電流電源模塊輸出電流的下降，在負載不變情況下，其他直流開關電源的輸出電流上升，必然會有另外一個電源的輸出電流成為最大值，則這個新的最大輸出電流電源模塊開始以最小輸出電流為基準進行調節，原先最大輸出電流電源模塊則退出調節。理論上，說該方法由于一次只調節一個電源模塊，因而并聯系統電源的調節頻率應該很低，但是由于最大輸出電流電源模塊輸出電流的下降，會導致其他電源模塊的輸出電流上升，電源調節頻率反而增加，從而影響系統動態響應；本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種并聯開關電源均流控制裝置，其特征在于：包括：若干個并聯的開關電源均流模塊、極值電流選擇電路；所述若干個并聯的開關電源均流模塊的負載輸出端與負載相連，所述若干個并聯的開關電源均流模塊的極值電流選擇端與極值電流選擇電路相連；所述并聯的開關電源均流模塊包括：開關電源模塊、電流檢測電路、和值控制器、均流控制器、運行/故障指示電路、極值電流選擇電路；所述電流檢測電路的輸入端與開關電源模塊主電路相連接，電流檢測電路的第一輸出端電壓信號???????????????????????????????????????????????與運行/故障指示電路相連接，電流檢測電路的第二輸出端電壓信號通過輸出給定偏差電壓的均流控制器與和值控制器相連接，電流檢測電路的第三輸出端電壓信號通過電阻RS與選出最大電流和最小電流的極值電流選擇電路的輸入端相連接；所述和值控制器的第一輸入端與并聯開關電源模塊的給定電壓相連接，所述和值控制器的輸出端與開關電源模塊的輸入電壓控制端相連接。
2.根據權利要求1所述的一種新型并聯開關電源均流控制裝置，其特征在于：極值電流選擇電路是利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姬宣德，辛伊波，鄭玉麗，何墉，段曉明，曲振峰，王曉麗，張新娜，李婧，黃兵兵，
申請(專利權)人：洛陽理工學院，
類型：實用新型
國別省市：