[发明专利]一种模组串联式高压直流电源

权利要求书

1.一种模组串联式高压直流电源，包括主电路和控制电路，主电路中具有主模组功率级电路、从模组Ⅰ功率级电路以及从模组Ⅱ功率级电路，控制电路中具有公共外环路、主模组平均电流环、从模组Ⅰ平均电流环以及从模组Ⅱ平均电流环，主模组平均电流环、从模组Ⅰ平均电流环以及从模组Ⅱ平均电流环中均具有电流采样模块、PI调节模块以及PWM模块，其特征在于：

主模组功率级电路的正极连接于从模组Ⅰ功率级电路的负极，从模组Ⅰ功率级电路的正极连接于从模组Ⅱ功率级电路的负极，主模组功率级电路、从模组Ⅰ功率级电路以及从模组Ⅱ功率级电路相互串联连接；

主模组平均电流环中的用于采集主模组功率级电路电流值的电流采样模块连接于主模组平均电流环中的PI调节模块，主模组平均电流环中的PI调节模块连接于主模组平均电流环中的PWM模块，主模组平均电流环中的PWM模块连接于主模组功率级电路；

从模组Ⅰ平均电流环中的用于采集从模组Ⅰ功率级电路电流值的电流采样模块连接于从模组Ⅰ平均电流环中的PI调节模块，从模组Ⅰ平均电流环中的PI调节模块连接于从模组Ⅰ平均电流环中的PWM模块，从模组Ⅰ平均电流环中的PWM模块连接于从模组Ⅰ功率级电路；

从模组Ⅱ平均电流环中的用于采集从模组Ⅱ功率级电路电流值的电流采样模块连接于从模组Ⅱ平均电流环中的PI调节模块，从模组Ⅱ平均电流环中的PI调节模块连接于从模组Ⅱ平均电流环中的PWM模块，从模组Ⅱ平均电流环中的PWM模块连接于从模组Ⅱ功率级电路；

公共外环路分别连接于主高压隔离电路以及主模组平均电流环中的PI调节模块；

从高压隔离电路Ⅰ，连接于主高压隔离电路，主高压隔离电路将隔离高压后的恒流信号输送至从高压隔离电路Ⅰ，从高压隔离电路Ⅰ将恒流信号转换为与公共外环路发出的信号相同的外环输出信号与环路参数微调电路得到信号叠加，并发送至从模组Ⅰ平均电流环中的PI调节模块；

从高压隔离电路Ⅱ，连接于从高压隔离电路Ⅰ，从高压隔离电路Ⅰ将隔离高压后的恒流信号输送至从高压隔离电路Ⅱ，从高压隔离电路Ⅱ将恒流信号转换为与公共外环路发出的信号相同的外环输出信号与环路参数微调电路得到信号叠加，并发送至从模组Ⅱ平均电流环中的PI调节模块；

环路参数微调电路与从模组Ⅰ平均电流环中的PI调节模块以及从模组Ⅱ平均电流环中的PI调节模块相连，环路参数微调电路将串联后的主模组功率级电路、从模组Ⅰ功率级电路以及从模组Ⅱ功率级电路的总电压采样信号与从模组Ⅰ功率级电路的电压采样信号作差，经比例缩放后再与从高压隔离电路Ⅰ转换的外环输出信号求和后发送至从模组Ⅰ平均电流环中的PI调节模块，环路参数微调电路将串联后的主模组功率级电路、从模组Ⅰ功率级电路以及从模组Ⅱ功率级电路的总电压采样信号与从模组Ⅱ功率级电路的电压采样信号作差，经比例缩放后再与从高压隔离电路Ⅱ转换的外环输出信号求和后发送至从模组Ⅱ平均电流环中的PI调节模块；

所述主高压隔离电路包括运算放大器Ⅰ（3）、三极管Ⅰ（4）、运算放大器Ⅱ（6）以及MOS管Ⅰ（9），公共外环路经过电阻R1（1）连接于运算放大器Ⅰ（3）的反相输入端，运算放大器Ⅰ（3）的同相输入端接地，运算放大器Ⅰ（3）的反相输入端经电阻R2（2）连接于三极管Ⅰ（4）的发射极，运算放大器Ⅰ（3）的输出端连接于三极管Ⅰ（4）的基极，三极管Ⅰ（4）的集电极一端经电阻R3（5）连接于固定电位，其另一端连接于运算放大器Ⅱ（6）的同相输入端，运算放大器Ⅱ（6）的输出端经电阻R4（7）连接于MOS管Ⅰ（9）的栅极，MOS管Ⅰ（9）的源极以及运算放大器Ⅱ（6）的反相输入端经电阻R6（10）连接于固定电位，MOS管Ⅰ（9）的漏极连接于电阻R5（8）；

所述从高压隔离电路I包括运算放大器III（12）、运算放大器IV（16）、三极管II（17）、运算放大器V（19）以及MOS管II（22），运算放大器III（12）的反相输入端经电阻R7（11）连接于电阻R5（8），其同相输入端接地，电阻R8（13）一端连接于运算放大器Ⅲ（12）的反相输入端，其另一端连接于运算放大器Ⅲ（12）的输出端，运算放大器Ⅲ（12）的输出端经电阻R9（14）连接于运算放大器IV（16）的反相输入端，运算放大器IV（16）的同相输入端接地，运算放大器IV（16）的反相输入端经电阻R10（15）连接于三极管II（17）的发射极，运算放大器IV（16）的输出端连接于三极管II（17）的基极，三极管II（17）的集电极一端经电阻R11（18）连接于固定电位，其另一端连接于运算放大器V（19）的同相输入端，运算放大器V（19）的输出端经电阻R12（20）连接于MOS管II（22）的栅极，MOS管II（22）的源极以及运算放大器V（19）的反相输入端经电阻R14（23）连接于固定电位，MOS管II（22）的漏极连接于电阻R13（21）；

所述从高压隔离电路Ⅱ包括运算放大器VI（25），其反相输入端经电阻R15（24）连接于电阻R13（21），其同相输入端接地，电阻R16（26）一端连接于运算放大器VI（25）的反相输入端，其另一端连接于运算放大VI（25）的输出端。

2.根据权利要求1所述的模组串联式高压直流电源，其特征在于：所述环路参数微调电路包括运算放大器VII（29）以及运算放大器VIII（34），电阻R17（27）一端连接于运算放大器VII（29）的反相输入端，其另一端连接于串联后的主模组功率级电路、从模组Ⅰ功率级电路以及从模组Ⅱ功率级电路的总电压采样信号，电阻R18（28）一端连接于运算放大器VII（29）的反相输入端，其另一端连接于从模组Ⅰ功率级电路或从模组Ⅱ功率级电路的采样电压信号，电阻R19 (30)一端连接于运算放大器VII（29）的反相输入端，其另一端连接于运算放大器VII (29)的输出端，运算放大器VII（29）的同相输入端接地，运算放大器VIII（34）的反相输入端连接于电阻R20（31）以及电阻R21（32），电阻R20（31）另一端连接从高压隔离电路Ⅰ或从高压隔离电路Ⅱ，电容I（33）与电阻R21（32）串联，电容I（33）的另一端接地，运算放大器VII（29）的输出端连接于电阻R21（32）与电容I（33）之间，运算放大器VIII（34）的同相输入端接地，运算放大器VIII（34）的输出端连接于电阻R22（35）的一端，电阻R23（36）一端连接于运算放大器VIII（34）的反相输入端，其另一端连接于电阻R22（35）的另一端。