開關(guān)電源模塊并聯(lián)均流技術(shù)研究

徐彬　王磊

【摘 要】并聯(lián)均流技術(shù)作為分布式電源系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，能夠?qū)⒍鄠€(gè)電源模塊并聯(lián)工作，共同分擔(dān)電流，即實(shí)現(xiàn)均流。本文首先介紹幾種在開關(guān)電源模塊中常用的并聯(lián)均流方法及其優(yōu)缺點(diǎn)；其次，對(duì)造成電源模塊不均流的原因進(jìn)行了分析；最后，基于PID技術(shù)研究了數(shù)字并聯(lián)均流的方法，因其良好的靈活性、抗干擾性和控制精度在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】并流均流方法；不均流原因分析；基于PID技術(shù)的并聯(lián)均流法

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)電源功率的輸出要求越來越大，而由于單個(gè)電源的功率有限就成為了一個(gè)很大的問題。將多個(gè)電源模塊并聯(lián)可解決這個(gè)問題。開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)就是通過多個(gè)模塊來承擔(dān)負(fù)載輸出電流，即實(shí)現(xiàn)均流。將控制電路進(jìn)行均流，調(diào)整對(duì)各模塊的輸出電壓，從而調(diào)整輸出電流，以達(dá)到均流的目的。

1 幾種常用的并流均流方法

在開關(guān)電源模塊并聯(lián)系統(tǒng)中，就系統(tǒng)輸出電流如何在系統(tǒng)各模塊中進(jìn)行平均分配，涌現(xiàn)出了多種并聯(lián)均流方法。

1.1 輸出阻抗法

輸出阻抗法就是通過改變系統(tǒng)的輸出阻抗使并聯(lián)模塊達(dá)到均流的目的，它是一種最簡(jiǎn)單的自動(dòng)均流方法。優(yōu)點(diǎn)：1）無需各模塊之間的控制線；2）模塊間的特性較好；缺點(diǎn)：1）電壓調(diào)整率低，均流不好實(shí)現(xiàn)；2）均流性能隨著系統(tǒng)的運(yùn)行大幅下降。

1.2 主從設(shè)置法

先設(shè)置一個(gè)主模塊，主模塊與各并聯(lián)模塊的輸出電壓通過電壓控制器進(jìn)行控制，使各個(gè)模塊被電流型內(nèi)環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)均流的效果。優(yōu)點(diǎn)：各模塊的輸出特性能夠適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整，有利于實(shí)現(xiàn)均流。缺點(diǎn)：當(dāng)主控電源出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)將無法正常運(yùn)行。

1.3 平均電流法

平均電流法要求通過一個(gè)電阻將各模塊的電流放大器輸出端接到公用母線上，稱為均流母線。平均電流法的均流效果雖然精確，但在實(shí)際運(yùn)用中也存在著一些問題。當(dāng)均流母線出現(xiàn)短路時(shí)，則連在公用母線上的各個(gè)模塊將不能工作，導(dǎo)致母線上的電壓下降，從而各模塊上的電壓也下降，最終會(huì)造成電源系統(tǒng)的故障。

1.4 最大電流法

將n個(gè)模塊并聯(lián)好，其中輸出電流最大的模塊將自動(dòng)生成為主模塊，其余的則為從模塊，逐個(gè)整定電壓誤差。優(yōu)點(diǎn)：基準(zhǔn)電壓通過調(diào)整放大器來改變，自動(dòng)均分電流。缺點(diǎn)：某些線路可能要限制電流的限值。

2 不均流原因分析

大功率器件的直流電流系統(tǒng)的主要供電方式是將開關(guān)電源的各模塊進(jìn)行并聯(lián)。但是這在實(shí)際情況下也有不均流的現(xiàn)象發(fā)生，從而對(duì)系統(tǒng)的可靠性有所影響。為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)提出了多種均流方法，如上文介紹的幾種常用的均流方法。但是這些均流方法各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中也存在不足。下面將對(duì)不均流的原因進(jìn)行分析，為新的均流方法的研究提供理論依據(jù)。

在控制系統(tǒng)中，若系統(tǒng)各模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，則其輸出電壓和電壓反饋值將是相等的。而造成運(yùn)放的失調(diào)電壓值出現(xiàn)差異的原因是各模塊的初始值與反饋比例系數(shù)不相同，從而使控制器件的誤差信號(hào)不同。當(dāng)給定的誤差信號(hào)為正時(shí)，輸出電流增加；反之，輸出電流減小。電壓調(diào)節(jié)器在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)正常工作，此時(shí)各模塊的誤差信號(hào)最多只有一個(gè)為零。由此可知，當(dāng)模塊的誤差信號(hào)為零時(shí)就會(huì)出現(xiàn)不均流的情況。各模塊器件的差異是造成開關(guān)電源各模塊間不均流的原因，這種差異只能通過外部設(shè)備進(jìn)行解決。而PID就是一種性能優(yōu)良的調(diào)節(jié)器，能夠?qū)δK間的均流效果進(jìn)行有效的控制。

3 基于PID技術(shù)的并聯(lián)均流法

基于PID技術(shù)的數(shù)字均流方法，均流控制法在PID的支持下能夠通過硬件語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在控制系統(tǒng)中，能對(duì)各模塊的均流情況進(jìn)行有效的控制。對(duì)輸出電流、電壓采樣，通過建立數(shù)學(xué)模型將得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破髦?，輸出電流和電壓由控制器接受并?jì)算出平均值，同時(shí)比較各模塊間的輸出電壓和電流并進(jìn)行有效的控制，從而對(duì)均流保持著高精度。其原理圖如圖1所示。

4 結(jié)語

本文介紹了開關(guān)電源各模塊的并聯(lián)均流的方法以及對(duì)不均流的原因進(jìn)行了分析，據(jù)此提出了采用PID技術(shù)進(jìn)行數(shù)字均流，其控制精度良好，抗干擾能力強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的優(yōu)勢(shì)。隨著對(duì)均流技術(shù)研究的深入，均流技術(shù)的主要方向?qū)⒁詳?shù)字均流法為主。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]