[發明專利]一種電源均壓均流裝置及方法

有效

• 申請號: 201310430133.8
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103455070A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 張東華;黃興;梁金峰;萬美政;李小兵;賀智軼;王媛
• 申請（專利權）人: 武漢中原電子集團有限公司
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

技術領域

本發明涉及電源控制領域，具體涉及一種電源均壓均流裝置，還涉及一種電源均壓均流方法。

背景技術

在大功率電源中，為了獲得大功率，特別是為了得到大電壓或大電流輸出時，經常采用多個功率模塊串聯或并聯的方法。多個功率模塊串并聯能實現模塊標準化，每個功率模塊只輸出較小功率，不但可以降低功率器件的選型難度，還可以應用冗余技術，實現熱插拔，提高系統可靠性。然而在多個功率模塊串聯或并聯中遇到的主要問題就是各個功率模塊電壓或電流不均的問題，特別在重載時，電壓或電流不均會引起電源燒毀等嚴重后果。

現有的并聯均流和串聯均壓方案主要可以分為兩類，一類是外加控制器法，另外一類是均流或均壓母線法。現有的均壓或均流母線法實現均壓或均流方案不能實現熱插拔和冗余技術，并且無法應用在需要上下級通訊的場合（如充電機）；而現有的外加控制器法實現均壓或均流是由外加控制器調節各個功率模塊的輸出電壓和電流，如申請號為201120120243.0的“逆變器DC-DC并聯模塊數字化均流裝置”就屬于外加控制器法均流，這類由外部控制器調節各個功率模塊的輸出電壓和電流的方案存在模擬電平在多個模塊間交互連接的問題，使得各個功率模塊之間耦合較多，電壓環路和電流環路易受到干擾，均壓或均流精度難以保證，并且很難實現熱插拔和冗余技術。

發明內容

本發明的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種電源均壓均流裝置，還提供一種電源均壓均流方法。

一種電源均壓均流裝置，包括接線端子、外部控制器和若干個功率模塊，各個功率模塊的輸入端分別與輸入電源連接，各個功率模塊的輸出端分別與接線端子連接并通過接線端子進行輸出的串聯或并聯，外部控制器分別與接線端子的輸出和各個功率模塊連接；

所述的功率模塊包括依次連接的輸入整流模塊、PFC模塊、逆變模塊、隔離變壓器、輸出整流模塊和控制板；

控制板包括PFC驅動模塊、逆變驅動模塊、用于對PFC模塊的輸入進行采樣的輸入采樣模塊、用于對輸出整流模塊的輸出進行采樣的輸出采樣模塊、用于與外部控制器通信的總線模塊、用于根據外部控制器輸出的控制信息生成電壓基準信號Vref和電流基準信號Iref的處理器；

PFC驅動模塊根據輸入采樣模塊的輸入電壓和輸入電流信號對PFC模塊進行驅動控制，逆變驅動模塊根據輸出采樣模塊采集到的信號對逆變模塊進行驅動控制。

如上所述的逆變驅動模塊包括電壓控制環路和電流控制環路，電壓控制環路將電壓基準信號Vref與輸出采樣模塊采集的電壓信號通過運算放大器獲得電壓誤差信號，電流控制環路將電流基準信號Iref與輸出采樣模塊采集的電流信號通過運算放大器獲得電流誤差信號，電壓誤差信號與電流誤差信號取較低電平后經過線性光耦生成逆變驅動模塊的反饋電壓，驅動逆變模塊。

如上所述的功率模塊可通過接收外部控制器的指令停止輸出，實現熱插拔。

如上所述的功率模塊對自身輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流進行采樣，與各保護閾值比較，若采樣值超過保護閾值則拉低逆變驅動模塊內驅動芯片反饋端電壓，截斷輸出，實現硬件保護，同時對上述采樣信號進行處理，可以進行軟件保護和信息上報到外部控制器。

如上所述的外部控制器和功率模塊之間通訊的有效數據包括工作模式、均流/均壓度、穩壓精度、穩流精度、工作模塊指示、故障指示、設定電壓、設定電流、實際電壓、實際電流。

如上所述的功率模塊的輸入端通過輸入保護模塊與輸入電源連接；所述的接線端子的輸出端通過輸出保護模塊進行輸出。

如上所述的功率模塊包括以下工作模式：

并聯恒壓限流工作模式，各個功率模塊的輸出通過接線端子并聯，Iref設定為限流值對應的電壓值不變，此時電流反饋環路只實現過流限流功能；設定Vref為恒壓值對應的電壓，若實際輸出電流比均流度要求的輸出電流大，則減小Vref，其減小的幅度需要滿足穩壓精度的要求，使得功率模塊實際輸出電流減小；若實際輸出電流比設定均流度要求的輸出電流小，則增加Vref，增加的幅度需要滿足穩壓精度的要求，使得功率模塊實際輸出電流增加；