[实用新型]一种直流开关电源并联系统均流控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种直流开关电源并联系统均流控制装置。

背景技术

    八十代开始，为适应大功率供电系统负载安全性的考虑，开始对分布式电源系统进行初步研究。传统的供电系统为提高供电的可靠性，每个负载需要备有两套完全一样的电源设备，其成本增加了一倍。分布式电源系统利用新电源理论和技术，采用较小的电源功率电路，组合成模块式、智能化的大功率电源系统。在分布式电源系统中，模块电源具有独立性和灵活性，这种设计打破了功率上的局限，其容量可根据用户的需求或依负载变化进行扩展，使电源系统的体积、重量大为降低；且系统可方便地采用冗余设计，提高了系统的可靠性。当某一模块发生故障，能够方便地更换此模块，而不影响系统的正常工作，提高了系统的安全性。由于系统由标准化的模块组合而成，电源产品便于规范化，不但降低电源的设计成本和重复投资，还可减少生产和维护费用。

在模块化分布电源系统中，为了实现完全稳定可靠的工作，模块化电源的并联技术则显得尤为重要。由于并联运行中每个模块的外特性不一致，外特性好(电压调整率小)的模块，可能承担更多的电流，甚至过载，而某些外特性差的模块运行于轻载或者空载的状态下，其结果是分担电流多的模块可靠性大大降低。因而在模块并联运行系统中必须设计有效的负载分配控制策略。并联模块均流技术是实现模块化大功率电源系统的重点，以保证各模块间电应力和热应力的均匀、合理分配，防止一个或多个模块工作于电流极限状态。因此，并联均流理论和技术成为当前电力电子技术的研究重点。

在电源并联系统中，实现均流控制常用的并联均流方法共有六种：输出阻抗法、主从设置法、热应力自动均流法、外加均流控制器法、平均电流自动均流法、最大电流自动均流法。

①输出阻抗法是通过调节电源的输出阻抗以达到并联模块接近均流的目的。在并联电源模块系统中，各个电源模块是独立工作的。每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。该方法本质上属于开环控制，因此该方法简单，不需要外加专门的均流装置。但是，该方法使得电源的调整精度不高，每个模块必须进行个别调整，如果并联的模块功率不同的话，容易出现模块间电流不平衡的现象。

②主从设置法是将多个并联电源模块中的一个作为主模块，其他模块跟随主模块工作。主模块的工作电流与输出反馈信号进行比较，将差值信号反馈回各电源模块（包括主模块和从模块）的控制电路，从而调节各模块的输出电流大小。主从设置法属于闭环控制，不需要外加专门控制电路，因此均流精度比较高。但是各个模块间需要有通信联系，连线比较复杂，而且一旦主模块出现故障，则整个电源系统将崩溃，不适用于冗余并联系统。

③热应力自动均流法是利用监测电源系统中每个电源模块单元的温度来实现自动均流。电源系统中各并联模块在电源柜中所处的位置不同，对流情况和散热条件也不同，结果有的模块温度高，有的模块温度低。该方法使其温度高的模块单元输出电流小，温度低的电源模块输出电流大，从而达到均流的目的。由于对噪声不敏感，该方法无需考虑电源对噪声的屏蔽，但需要附加控制器，且连线较多。

④外部控制器法是在各并联电源模块之外，加一个专门进行并联均流控制的外部模块。每个模块的输出电流采样，转化为电压信号，与给定的电压进行比较，所得差值输入到各电源模块的控制部分，这样就可以实现各模块输出电流的并联均流。该方法均流效果非常好，各模块输出电流基本相等，但需要外加专门控制器，而且控制器与个电源模块要进行多路连接，连线较复杂。

⑤平均电流自动均流法要求并联各模块的电流放大器输出端通过一个电阻R接到一条公用母线上，称为均流母线。直流开关电源并联系统的平均电流自动均流法如图1所示。该方法电路简单，可以精确地实现均流，但当均流母线发生短路，接在母线上的任一个模块不能工作时，母线平均电压下降，将促使各模块电压下调，甚至到达其下限，结果造成故障，不适用于具有电源模块故障自动退出机制的电源并联系统。