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《開關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行及其均流技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、開關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行及其均流技術(shù)1引言 大量電子設(shè)備，特別是計(jì)算機(jī)、通訊、空間站等的廣泛應(yīng)用，要求組建一個(gè)大容量、安全可靠、不間斷供電的電源系統(tǒng)。如果采用單臺(tái)電源供電、該變換器勢(shì)必處理巨大的功率、電應(yīng)力大，給功率器件的選擇、開關(guān)頻率和功率密度的提高帶來困難。并且一旦單臺(tái)電源發(fā)生故障，則導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。采用多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行，來提供大功率輸出是電源技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。并聯(lián)系統(tǒng)中每個(gè)模塊處理較小功率，解決了上述單臺(tái)電源遇到的問題?！ “耸甏?，分布式電源供電方式成為電力電子學(xué)新的研究熱點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的集中
2、式供電，分布式電源利用多個(gè)中、小功率的電源模塊并聯(lián)來組建積木式的大功率電源系統(tǒng)。在空間上各模塊接近負(fù)載，供電質(zhì)量高，通過改變并聯(lián)模塊的數(shù)量來滿足不同功率的負(fù)載，設(shè)計(jì)靈活，每個(gè)模塊承受較小電應(yīng)力，開關(guān)頻率可以達(dá)到兆赫級(jí)，從而提高了系統(tǒng)的功率密度?！ 〈蠊β瘦敵龊头植际诫娫矗闺娫茨K并聯(lián)技術(shù)得以迅速發(fā)展。然而一般情況下不允許模塊輸出間直接進(jìn)行并聯(lián)，必須采用均流技術(shù)以確保每個(gè)模塊分擔(dān)相等的負(fù)載電流，否則，并聯(lián)的模塊有的輕載運(yùn)行，有的重載甚至過載運(yùn)行，輸出電壓低的模塊不但不為負(fù)載供電，反而成了輸出電壓高的模塊的
3、負(fù)載，熱應(yīng)力分配不均，極易損壞?！ ?duì)于多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行電源系統(tǒng)的基本要求是[2]：一是輸入電壓或者負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，保持輸出電壓穩(wěn)定；二是控制各模塊的輸出電流，實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流平均分配，均流動(dòng)態(tài)響應(yīng)良好。為提高系統(tǒng)可靠性，并聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)該具備以下特性：實(shí)現(xiàn)冗余。當(dāng)任意模塊發(fā)生故障時(shí)，其余模塊繼續(xù)提供足夠電能，整個(gè)電源系統(tǒng)不會(huì)崩潰；實(shí)現(xiàn)熱拔插，電源系統(tǒng)真正意義上的不間斷供電；均流方案無需外加均流控制單元；使用一條公共的低帶寬均流總線來連接各模塊單元。2并聯(lián)特性及均流一般原理 圖1為兩個(gè)模塊并聯(lián)工作時(shí)的等效電路及其
4、外特性曲線。如果兩個(gè)模塊的參數(shù)完全相同，即V1max＝V2max，R1＝R2，兩條外特性曲線重合，負(fù)載電流均勻分配。如果其中一個(gè)模塊的電壓參考值較高，輸出電阻較?。ㄍ馓匦孕甭市。?，如圖1中的模塊1，則該模塊將承受大部分負(fù)載電流，負(fù)載增大，模塊1將運(yùn)行于滿載或超載限流狀態(tài)，影響了系統(tǒng)可靠性?！ 。╝）并聯(lián)等效電路 （b）輸出外特性圖1兩個(gè)模塊并聯(lián)均流原理圖 可見，并聯(lián)電源系統(tǒng)中各模塊按照外特性曲線分配負(fù)載電流，外特性的差異是電流難以均分的根源。均流性能的優(yōu)劣用均流精度來衡量。均流
5、精度定義為：CSerror=ΔIomax/(Io/N) 式中N為并聯(lián)模塊數(shù)，Io為負(fù)載電流，ΔIomax為最大電流與最小電流之差?！ ≌Ｇ闆r下，各并聯(lián)模塊輸出電阻是個(gè)恒值，輸出電流不均衡主要是由于各模塊輸出電壓不相等引起。均流的實(shí)質(zhì)即是通過均流控制電路，調(diào)整各模塊的輸出電壓，從而調(diào)整輸出電流，以達(dá)到電流均分的目的。一般開關(guān)電源是一個(gè)電壓型控制的閉環(huán)系統(tǒng)，均流的基本思想是采樣各自輸出電流信號(hào)，并把該信號(hào)引入控制環(huán)路中，來參與調(diào)整輸出電壓。選擇不同的電流信號(hào)注入點(diǎn)，可以直接調(diào)節(jié)系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓、反饋電壓誤差、
6、或者反饋電流誤差，形成多種均流方案，以滿足不同的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。3均流方法 根據(jù)并聯(lián)電源系統(tǒng)中模塊之間有無傳遞均流信號(hào)的互連線，所有均流方法可歸成兩大類：下垂法和有源均流法，下垂法為模塊之間只有輸出端導(dǎo)線相連；有源均流法除了連接輸出導(dǎo)線外，還用均流母線把各模塊連在一起。3．1下垂法[4] 下垂法（又叫斜率法，輸出阻抗法）是最簡(jiǎn)單的一種均流方法。其實(shí)質(zhì)是利用本模塊電流反饋信號(hào)或者直接輸出串聯(lián)電阻，改變模塊單元的輸出電阻，使外特性的斜率趨于一致，達(dá)到均流。由圖1（b）可見，下垂法的均流精度取決于各模塊
7、的電壓參考值、外特性曲線平均斜率及各模塊外特性的差異程度?！ ∵x擇不同的電流反饋信號(hào)注入點(diǎn)，可以修正控制環(huán)路的反饋電壓值或基準(zhǔn)電壓。圖2（a）為采用調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓來改變電壓參考值的方式下所對(duì)應(yīng)的外特性曲線圖?？梢婋妷簠⒖贾档牟町愒叫?，均流效果越好。圖2（b）為采用調(diào)節(jié)反饋電壓值來改變斜率的方式下所對(duì)應(yīng)的外特性曲線圖。外特性斜率越陡，均流效果越好。圖2（a）調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓（b）調(diào)節(jié)反饋電壓 常用的下垂法均流控制框圖如圖3所示。Vi為電流放大器輸出信號(hào)，與模塊輸出電流成比例Ki，Vf為電壓反饋信號(hào)，顯然V－＝K
8、v×Vo＋Ki×Io，當(dāng)某模塊電流增加時(shí)，Vi上升，Ve下降，通過反饋使該模塊輸出電壓隨之下降，即外特性向下傾斜，接近其他模塊的外特性，從而其他模塊電流增大，實(shí)現(xiàn)近似均流。電壓誤差放大器E/A具有很大的直流增益Ko，假設(shè)Ko→∞時(shí)，Vo＝Vref/Kv－IoKi/Kv＝Vomax－IoKi/Kv，改變電壓環(huán)電流環(huán)的參數(shù)可以獲取期望的外特性。圖3下垂法均流控制框圖 此外，在模塊輸出端與負(fù)載之間串聯(lián)一定的電阻值也是一種調(diào)節(jié)輸出電
