[实用新型]一种模块化DC-DC变换器系统及其控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉模块化DC-DC变换器系统，特别是涉及一种模块化DC-DC变换器系统，每个模块有独立控制装置，能平衡输入电流和输入电压。

背景技术

多输入DC-DC转换器系统现已日益流行，因其能同时处理不同的输入电源，并能给出提供单一输出。将N个模块连接在一起，组成一个模块化电源系统。对于多输入DC-DC转换器系统，变换器输入并联，当电源的输入功率大到不能由一个转换器模块满足时，需要多个模块。每个模块应能控制其自己的输入电流，并将其限制在其自身额定功率以下。变换器输入串联，当电源的输出电压大到已超出转换器模块变换范围时，需要多个模块。每个输入模块应能控制其自己的输入电压，并将其限制在其自己的额定输入电压以下。

为取得最大化的使用，系统应主要应用在：适用于所有DC输出和整流AC输出源。例如，可再生能源(风力发电机，和太阳能光伏板)、多输出开关电源。例如，用在老化测试系统中的能量再循环E-负载中。在此情况下，变换器的目标是开关电源(SMPS)的输出。输出电压和电流规格对不同的被测装置(UUT)变化很大，无论它们是单输出或多输出。老化测试的特点是控制电子负载(E负载)DC-DC变换模块的输入功率。

在实际应用中，每个模块不可能是同样的。同一型号的元件，无论主动或被动，都可能略有不同。因此，如果没有特定的控制电路，系统就不能工作在稳定的条件下。可能会发生失控情况。当有小的干扰引起模块输入电压增加时，整个输入电压可能会加到一个模块，导致系统损坏。

在现有技术中，多考虑单个的电压模式变换器，如激变换器，反激变换器，隔离全桥DC-DC变换器。单个变换器的输入与大的输入LC滤波器串联连接，每个变换器的输出直接并联连接。控制装置聚焦中输出电流分享和输入电压分享上。换言之，系统的输入功率由所连接的输出负载所决定。

因此，需要一种控制装置，使输入系统的功率由系统自身以及独立于输入负载所决定，并且在系统参数不匹配的情况下，能进行有效的控制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种模块化DC-DC变换器系统，带有独立的模块控制装置，有效控制模块的输入电流和输入电压，并且不受输入负载的影响，结构简单，性能稳定。

本实用新型的目的是由下述技术方案实现的：

一种模块化DC-DC变换器系统，包括至少两个DC-DC变换器模块，每个模块带有相互独立的控制装置，其特征在于，每个模块的控制装置包括两个控制环路，输入电流环路和输入电压辅助环路，其中，所述输入电流环路包括误差放大器，以一个固定电压为基准电压，对单个模块的输入电流进行控制；输入电压辅助环路包括误差放大器，通过所述模块本身的输入电压，经过所述输入电压辅助环路误差放大器，输出一个电压环路的控制电压，提供给所述输入电流环路；和所述输入电流环路进一步包括运算器，将所述电压环路的控制电压，与所述固定的基准电压比较，给出一个动态的基准电压信号，用所述动态的基准电压信号，通过所述输入电流环路的误差放大器器，对相应模块的输入电流进行控制。

在本实用新型的模块化DC-DC变换器系统，所述输入电流环路进一步包括电流感知电路，感知模块的输入电流，并将感知的输入电流提供给所述电流环路的误差放大器。

在本实用新型的模块化DC-DC变换器系统，所述电流感知电路包括电流传感器和电阻。

在本实用新型的模块化DC-DC变换器系统的一个实施方案，所述电流感知电路的电阻为可变电阻。在另一个实施方案，所述电流感知电路进一步包括多个有不同阻值的电阻，和所述电流感知电路还包括开关，用于在多个电阻之间切换。

在本实用新型的模块化DC-DC变换器系统，所述输入电流环路的误差放大器采用PI控制器(比例积分控制器)、比例差动放大控制器、或比例积分差动放大器。所述固定电压选用2.5V电压。

在本实用新型的模块化DC-DC变换器系统的一个实施方案，所述输入电流环路的运算器为加法器或减法器，将所述电压环路的控制电压，与所述固定的基准电压比较，输出所述动态的基准电压信号。在另一个实施方案，所述输入电流环路的运算器包括差动放大器电路，将所述电压环路的控制电压，与所述固定的基准电压比较，输出所述动态的基准电压。

在本实用新型的模块化DC-DC变换器系统，所述输入电压辅助环路的误差放大器包括比例放大器和运算器。所述运算器为加法器或减法器。

在本实用新型的模块化DC-DC变换器系统，所述输入电压辅助环路的误差放大器包括差动放大器电路。