[发明专利]一种在线并联交流电源模块输出高精度同步信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线并联交流电源模块输出高精度同步信号的方法。

背景技术

交流电源模块如果需要相互之间可以在线并联工作，必须保证：

A、各模块的交流输出电压具备相同电压有效值(或者在可以接受范围内)；

B、各模块的交流输出电压具备相同相位(或者在可以接受范围内)。

保证各模块的交流输出电压具备相同电压有效值的方法在此不作描述，本文只详细描述保证各模块的交流输出电压具备相同相位的各种方法。

显然，要做到各模块的交流输出电压的相位一致，必须在模块之间传输反映各并联交流电源模块输出相位的信号，即输出同步信号。这个信号可以是并联系统中各模块都检测的同一电气信号，也可以是在并联系统中专门传输的、各模块都检测的、反映各模块相位信息的电气信号。

现有技术对比技术方案一：

如图1所示，模块1和模块2从交流输入Vin获取能量，各自输出交流电压为Vout1和Vout2，经过各自的输出开关K1和K2并联，最终交流输出电压为Vout，给负载供电。

两个模块的交流输出电压Voutx的相位经过各自模块内部的锁相环的控制作用跟踪共同的交流输入电压Vin的相位，从而实现两个模块的交流输出电压Vout1和Vout2的相位一致。

其缺点是，如果模块没有共同的交流输入电压Vin，例如市电停电时，不能实现两个模块的交流输出电压Vout1和Vout2的相位一致。

现有技术对比技术方案二：

如图2所示，模块1和模块2各自输出交流电压为Vout1和Vout2，经过各自的输出开关K1和K2并联，最终交流输出电压为Vout，给负载供电。两个模块检测最终的交流输出电压Vout的相位。

首先，模块1和模块2各自的输出交流电压Vout1和Vout2维持额定频率(相位不一定相同)；

其次，当最终的交流输出电压Vout不存在时，其中一个模块先闭合其输出开关，例如模块1先闭合其输出开关K1，形成交流输出电压Vout(与Vout1相同)；

然后，模块2检测到交流输出电压Vout的相位后，其交流输出电压Vout2的相位经过模块内部的锁相环的控制作用跟踪交流输出电压Vout的相位，从而实现两个模块的交流输出电压Vout1和Vout2的相位一致；

最后，模块2闭合其输出开关K2，形成最终的交流输出电压Vout。

其缺点是，上述方案必须有一个模块先闭合其输出开关，这样当并联系统总的负载超过单个模块的额定负载时，第一个输出供电的模块会严重过载，直到其它模块相位锁定并输出后才能恢复正常工作。期间第一个输出供电的模块有可能限流、关机保护或者直接损坏。

另外，各模块的交流输出电压Voutx的相位所跟踪的目标Vout实际上与自身有很大耦合关系，类似追逐自己的影子，容易出现最终输出电压Vout的频率漂移等现象。

现有技术对比技术方案三：

如图3所示，模块1和模块2各自输出交流电压为Vout1和Vout2，经过各自的输出开关K1和K2并联，最终交流输出电压为Vout，给负载供电。

两个模块之间引入输出同步信号SYN，该信号由并联系统中的一个模块控制，如模块1。

输出同步信号SYN的相位与模块1的的交流输出电压Vout1的相位关系有两种方案：

A：模块1的交流输出电压Vout1输出额定频率，输出同步信号SYN的相位与模块1的交流输出电压Vout1的相位相同，直接保证模块1的交流输出电压Vout1的相位与输出同步信号SYN的相位相同。

B：模块1控制的输出同步信号SYN输出额定频率，其交流输出电压Vout1的相位经过模块内部的锁相环的控制作用跟踪输出同步信号SYN，间接保证模块1的交流输出电压Vout1的相位与输出同步信号SYN的相位相同。

模块2检测输出同步信号SYN，其交流输出电压Vout2的相位经过模块内部的锁相环的控制作用跟踪输出同步信号SYN，间接保证模块2的交流输出电压Vout2的相位与输出同步信号SYN的相位相同，从而实现两个模块的交流输出电压Vout1和Vout2的相位一致。

上面提到的锁相环均采用数字锁相环，由DSP(数字信号处理器)、MCU(微处理器、单片机)等器件实现。所以输出同步信号的产生和检测也由DSP、MCU完成。在通常的应用中，输出同步信号的产生由上述器件的输出IO口完成，输出同步信号的检测由输入IO口完成，或者由CAP口(捕获口)完成。