開關(guān)電源并聯(lián)均流技術(shù)

1、開關(guān)電源并聯(lián)均流技術(shù)        摘要：討論幾種常用的（a）（b）圖132穩(wěn)流源（CC）電路框圖和特性曲線分別如圖2（a）、（b）所示，輸出電流IO=RFUREF/（RSR1）（a）（b）圖233CV/CC（恒壓/恒流交疊）特性曲線如圖3所示圖34常用幾種均流技術(shù)的工作原理4.1改變單元輸出內(nèi)阻法（斜率控制法、電壓下垂式、輸出特性斜率控制式）實現(xiàn)方式：·UO固定，改變斜率·斜率固定，改變輸出電壓（1）工作原理和特性曲線（a）（b）圖4見圖4（a）、（b），圖中Imax=UOImax/Uslop

2、e，內(nèi)阻RO=UO/IO當(dāng)單元輸出電流IO1增加時，IO1在電流檢測電阻RS上的壓降增加，致使A1輸出電壓增加，與單元電壓反饋信號Uf疊加后送至A2反相輸入端，經(jīng)A2放大后輸出Ur變負(fù)，利用這個Ur電壓控制單元輸出電流，從而實現(xiàn)均流。由圖4（b）可以看出：當(dāng)?shù)湫椭礥O=±0.1,Uslope=±2,則Imax=0.05Imax,即調(diào)整精度為5。這種調(diào)節(jié)精度對大多數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說是能接受的。（2）改變單元輸出內(nèi)阻法（斜率法）特點(diǎn)·小電流時均流效果較差，這點(diǎn)可從公式Imax=0.05Imax看出。·大電流時均流效果較好。·對電壓源來說，內(nèi)阻RO（斜率

3、）應(yīng)越小越好，但是這種均流方法利用改變RO來實現(xiàn)均流，降低了電源輸出的負(fù)載特性，即以犧牲電路的技術(shù)指標(biāo)來實現(xiàn)均流。·隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，這種方法很容易實現(xiàn)程控，從而實現(xiàn)比較理想的均流控制特性。42主/從控制法（Master/Slave）（1）工作框圖見圖5，在這種工作方式下用n個單元，其中一個單元（主控單元）工作在電壓源（CV）方式，其余n1個單元工作于電流源（CC）方式，利用來自輸出電流的誤差電壓U來實現(xiàn)均流控制。它實際上是由電壓環(huán)（外環(huán)）和電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）構(gòu)成電流控制型的雙環(huán)控制，或說成是電壓控制的電流源。（2）主要特點(diǎn)·一旦主控單元出現(xiàn)故障則整個系統(tǒng)崩潰。圖5

4、83;由于電壓環(huán)工作頻帶寬，易受噪聲干擾。·主/從單元間必須要有通訊聯(lián)系，所以整個系統(tǒng)較復(fù)雜。·可靠性取決于主模塊，只能均流，不能構(gòu)成冗余系統(tǒng)。·適用于n個功率單元的系統(tǒng)。43外部電路控制法（1）工作原理每一個單元加一個輸出電流檢測電路來檢測它的電流，產(chǎn)生的反饋信號調(diào)節(jié)每個單元的電流，從而達(dá)到各單元間輸出均流的目的。在這種情況下，每個單元間應(yīng)有公共總線。（2）優(yōu)缺點(diǎn)·這種控制方法均流效果較好，但是每個單元需附加一個電流控制電路，成為控制環(huán)路的一部分，需滿足環(huán)路的總體要求，否則會降低單元的技術(shù)指標(biāo)及工作穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性。·由于每個單

5、元都需要一個控制電路，所以整個擴(kuò)流系統(tǒng)連線較多。44平均電流型自動負(fù)載均流法（自動均流）（1）工作框圖見圖6，這種均流方式采用一個窄帶電流放大器，輸出端通過阻值為R的電阻連到均流母線上，n個單元采用n個這種結(jié)構(gòu)。圖6當(dāng)輸出達(dá)到均流時，電流放大器輸出電流I1為零，這時IO1處于均流工作狀態(tài)。反之，在電阻R上產(chǎn)生一個Uab，由這個電壓控制A1，由A1再控制單元功率級輸出電流，最終達(dá)到均流。（2）特點(diǎn)·均流效果較好，易實現(xiàn)準(zhǔn)確均流。·在具體使用中，如出現(xiàn)均流母線短路或接在母線上的一個單元不工作時，母線電壓下降，將使每個單元輸出電壓下調(diào)，甚至達(dá)到下限，以致造成故障。并且當(dāng)某一模塊的

6、電流上升至Iomax時，電流放大器輸出電流也達(dá)到極限值，同時致使其它單元輸出電壓自動下降。·可以構(gòu)成冗余系統(tǒng)，均流模塊數(shù)理論上可以不限。·缺點(diǎn)為了使系統(tǒng)在動態(tài)調(diào)節(jié)過程始終穩(wěn)定，通常要限制最大調(diào)節(jié)范圍，要將所有電壓調(diào)節(jié)到電壓捕捉范圍以內(nèi)。如果有一個模塊均流線短路，則系統(tǒng)無法均流。單個模塊限流也可能引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。在大系統(tǒng)中，系統(tǒng)穩(wěn)定性與負(fù)載均流瞬態(tài)響應(yīng)的矛盾很難解決。如果在圖6中的R支路上串一只二極管，則構(gòu)成所講的最大電流自動均流法。45最大電流自動均流法（民主均流法，自動主/從控制法）（1）工作原理將圖6所示均流框圖中的電阻R用一個二極管代替，二極管正端接a，負(fù)端接b。這樣

7、只有當(dāng)n個單元中輸出電流最大的一個電流放大器輸出才能使二極管導(dǎo)通，從而影響均流母線電壓，進(jìn)而達(dá)到該單元均流調(diào)節(jié)作用。這種方法一次只有一個單元參與調(diào)節(jié)工作。（2）特點(diǎn)·在這種均流方式下，參與調(diào)節(jié)的單元由n個單元中的最大輸出電流單元決定，一次只有這個最大輸出電流單元工作，這個最大電流單元是隨機(jī)的，所以有人把這種均流方法叫做“民主均流法”。又由于一旦最大均流單元工作，它處于主控狀態(tài)，別的單元則處于被控狀態(tài)，因此又有人把這種方法叫做“自動主/從控制法”。·由于二極管總有正向壓降，因而主單元均流總有誤差，而從單元的均流效果是較好的。美國優(yōu)尼則公司的UC3907集成均流控制芯片就工作在

8、這種方式下。最大均流法的特點(diǎn)和平均電流法的特點(diǎn)相似。46強(qiáng)迫均流法所謂強(qiáng)迫均流，就是通過監(jiān)控模塊實現(xiàn)均流。實現(xiàn)方式主要有軟件控制和硬件控制兩種。軟件控制是通過軟件計算，比較模塊電流與系統(tǒng)圖7平均電流，然后再調(diào)整模塊電壓，使其電流與平均電流相等。軟件方式易于實現(xiàn)，均流精度高，但其瞬態(tài)響應(yīng)比較差，調(diào)節(jié)時間長。硬件控制方式原理如圖7所示，取樣電壓Us與系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓Ur相比較產(chǎn)生誤差電壓Ue,該電壓送至每個模塊，與模塊電流相比較，調(diào)節(jié)模塊參考電壓，從而改變輸出電壓，調(diào)節(jié)輸出電流，實現(xiàn)均流。這樣，每個模塊都相當(dāng)于電壓控制的電流源。這種均流方式精度高，動態(tài)響應(yīng)好，可控制模塊多，可以很方便的組成冗余系統(tǒng)。對

9、這種硬件強(qiáng)迫均流方法的一種改進(jìn)就是所謂的PWM強(qiáng)迫均流法。工作原理如圖8所示。圖8強(qiáng)迫均流依賴監(jiān)控模塊，如果監(jiān)控模塊失效，則無法均流，這一點(diǎn)使用時應(yīng)注意。在強(qiáng)迫均流中，每個監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的模塊數(shù)可達(dá)100個，參數(shù)設(shè)置好后（即使模塊電壓相差較大，如1伏或更大）不需任何調(diào)整，均流精度高于2.5,負(fù)載響應(yīng)快（在幾百ms內(nèi)），無振蕩現(xiàn)象。5小結(jié)本文主要討論了6種常用的均流技術(shù)。其中改變單元輸出內(nèi)阻法（斜率法）和最大電流自動均流法、強(qiáng)迫均流法應(yīng)用較廣，并且已有現(xiàn)成的集成控制芯片。同時，隨著微處理技術(shù)的迅速發(fā)展，整個系統(tǒng)可采用智能總線結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)均流冗余控制、故障檢測、故障信息顯示等功能，就會使均流效果更理想、使用界面更友好、更方便。參考文獻(xiàn)1張占松,蔡宣三，>2KEPCO，Power ManagersTM and