開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)字均流技術(shù)

摘要：分布式電源系統(tǒng)應(yīng)用中，并聯(lián)開(kāi)關(guān)變換器模塊間需要采用均流措施，它是實(shí)現(xiàn)大功率電源和冗余電源的關(guān)鍵。主要討論了電源模塊并聯(lián)系統(tǒng)均流控制的數(shù)字化問(wèn)題，提出了基于CAN總線的電源模塊間實(shí)時(shí)通信方案。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源；均流控制；數(shù)字化；控制器局域網(wǎng)

Digital Control Scheme for Load Share in a Parallel System of SMPS

WU Guo-zhong, PAN Guan- li

Abstract:The measure of current sharing is needed in distributed power application systems. It is the key of realizing big and redundancy power systems. The problems of digitizing the current sharing of parallel control system are discussed,and a real time communication plan between power modules based on CAN bus is brought forward.

Keywords:SMPS; Current sharing; Digitization; CAN

1 引言

電源系統(tǒng)的發(fā)展方向之一是用分布式電源系統(tǒng)取代集中式電源系統(tǒng)。這是因?yàn)榉植际诫娫聪到y(tǒng)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，比如易于擴(kuò)充輸出功率容量、可靠性高、使電源保持高的效率和較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、便于維護(hù)等。但是外特性不同的電源模塊并聯(lián)工作時(shí)，如果不采取一定的均流措施，每個(gè)模塊的輸出電流將出現(xiàn)分配不均的情況，外特性好的電源模塊將承擔(dān)更多的電流，甚至過(guò)載，從而降低了可靠性；分擔(dān)電流小的模塊可能處在效率不高的工作狀態(tài)。因此必須采取均流措施。

同時(shí)分布式電源系統(tǒng)對(duì)兩個(gè)技術(shù)提出了更高的要求：

1）并聯(lián)模塊間的自動(dòng)均流技術(shù)；

2）模塊的智能化技術(shù)。

電源模塊的數(shù)字化能夠提高其可靠性和產(chǎn)品一致性等工程問(wèn)題，并且有利于實(shí)現(xiàn)智能化，是應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向。

2 平均電流法

目前常用的均流方法有：輸出阻抗法、主從設(shè)置法、平均電流法、最大電流法、熱應(yīng)力自動(dòng)均流法和采用均流控制器的方法等。為了提高電源系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，采用的均流方法最好有如下特點(diǎn)：

1）單個(gè)模塊的故障不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；

2）模塊之間自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均流，無(wú)需人為的調(diào)整和設(shè)定，無(wú)需模塊之外控制器的介入。

考慮到均流算法和數(shù)字化的特點(diǎn)和互補(bǔ)性，本系統(tǒng)選用平均電流法。這種方法是將并聯(lián)工作的每個(gè)模塊電流值取平均后，將平均電流值送給每個(gè)模塊。各模塊都以這個(gè)平均電流值為目標(biāo)自動(dòng)調(diào)節(jié)自己的輸出電流，從而達(dá)到均流的目的。圖1畫出了N個(gè)并聯(lián)模塊中一個(gè)模塊按平均電流自動(dòng)均流的控制電路原理圖。并聯(lián)各模塊的電流放大器輸出端，通過(guò)一個(gè)電阻R，接到均流母線上。如圖1所示，電壓放大器輸入為Vr′是基準(zhǔn)電壓Vr和均流控制電壓Vc的綜合，它與Vf進(jìn)行比較放大后，產(chǎn)生電壓誤差Ve，控制PWM及驅(qū)動(dòng)器。Vi為電流放大器的輸出信號(hào)，和每個(gè)模塊的負(fù)載電流成正比，Vb為母線電壓。當(dāng)N=2時(shí)，也就是兩個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)下，Vi1和Vi2分別為模塊1和2的電流信號(hào)，都經(jīng)過(guò)阻值為R的電阻接到母線b，母線電流I值計(jì)算如下：

I=(Vi1－Vb)/R＋(Vi2－Vb)/R (1)

圖1 平均電流法自動(dòng)均流控制原理圖

圖2 82C250的功能框圖