[實用新型]一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識別與處理電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420489019.2
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN204190385U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉寶磊;田希亮;王明清;張偉;鄒偉強
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南芯馳能源科技有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/04
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及高頻電力電子電路領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識別與處理電路。

背景技術(shù)

在電源的實際使用過程中，要滿足各種負載對供電可靠性的不同要求，當單臺電源不能給負載提供足夠的電力時，就需要多個電源模塊并聯(lián)使用，以提高電源供電量和運行的可靠性。通常，多個電源模塊并聯(lián)運行或者并聯(lián)冗余運行，其原理就是將N個電源模塊并聯(lián)使用以提供負載所需電量或大于負載所需電量。

相對于傳統(tǒng)的集中式供電，分布式電源通過將多個中、小功率的電源模塊并聯(lián)來組建積木式大功率電源系統(tǒng)。在空間上，各電源模塊供電量與負載所需電量接近，供電質(zhì)量高，通過改變并聯(lián)電源模塊的數(shù)量來滿足不同功率的負載，設(shè)計靈活，每個電源模塊承受較小電應(yīng)力，開關(guān)頻率可以達到兆赫級，從而提高了系統(tǒng)的功率密度。

大功率輸出和分布式電源，使電源模塊并聯(lián)技術(shù)得以迅速發(fā)展。在電源并聯(lián)擴流過程中，為了提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，可采用N+m冗余的方法。其中N代表向負載提供額定電流的電源模塊個數(shù)，m代表冗余電源模塊個數(shù)，N和m均為自然數(shù)。m越大直流電源的可靠性越高，但成本也越高。

在實際的使用過程并不是簡單的把各個電源模塊并聯(lián)使用就可以讓電源平均承擔功率。這是由于電源模塊各自參數(shù)的分散性，使得每個電源模塊的開路電壓和內(nèi)阻均會存在差異，通常由于電源模塊的內(nèi)阻都非常小，因此很小的開路電壓差異就會導(dǎo)致各電源模塊的輸出電流有較大的差異，這種狀態(tài)會導(dǎo)致各個電源模塊的壽命衰減不一致，達不到電源的可靠性和穩(wěn)定性的要求，這就要求在電源并聯(lián)使用過程中使用均流技術(shù)。

均流技術(shù)對于多個直流電源模塊并聯(lián)運行的基本要求是：一、輸入電壓或者負載發(fā)生變化時，保持輸出電壓穩(wěn)定；二、控制各電源模塊的輸出電流，實現(xiàn)負載電流平均分配，均流動態(tài)響應(yīng)良好。為提高電源系統(tǒng)可靠性，并聯(lián)電源系統(tǒng)應(yīng)該具備以下特性：實現(xiàn)冗余；當任意電源模塊發(fā)生故障時，其余電源模塊繼續(xù)提供足夠電能，整個電源系統(tǒng)不會崩潰；實現(xiàn)熱拔插，電源系統(tǒng)真正意義上的不間斷供電；均流技術(shù)無需外加均流控制單元；使用一條均流總線來連接各電源模塊。

常用的幾種并聯(lián)均流技術(shù)：斜率控制法；主/從控制法；外部控制電路法；平均電流型自動均流法；最大電流自動均流法(自動主/從法、民主均流法)；強迫均流法。

平均電流型自動均流法是一項已知技術(shù)，可以實現(xiàn)精確的均流。這種均流技術(shù)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)，n為自然數(shù)。

如圖1所示現(xiàn)有均流技術(shù)的原理圖，當輸出達到均流時，電流放大器輸出電流I₁為零，這時I_o1處于均流工作狀態(tài)。反之，在電阻R上產(chǎn)生一個電壓U_ab，由這個電壓控制放大器A₁，由放大器A₁再控制開關(guān)電源的功率級的輸出電流，最終達到均流。

這種均流技術(shù)的缺點是當均流母線短路或電源模塊不工作時均流母線電壓下降，將促使每個電源模塊電壓下降，甚至達到下限，造成故障。解決辦法是自動地把故障模塊從均流母線上切除。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識別與處理電路。克服現(xiàn)有技術(shù)的存在的問題：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會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定；在大系統(tǒng)中，系統(tǒng)穩(wěn)定性與負載均流瞬態(tài)響應(yīng)的矛盾很難解決，會出現(xiàn)因不均流而導(dǎo)致的過流故障或過溫故障的缺陷，而采用本實用新型的模塊失效識別與處理電路將不存在上述問題。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識別與處理電路，包括：恒壓/恒流判別電路、輸出電壓比較電路和均流繼電器控制電路；恒壓/恒流判別電路包括比較器U5A和與比較器U5A輸出端連接的二極管D6；輸出電壓比較電路包括比較器U4B，二極管D6連接到比較器U4B的反向輸出端；均流繼電器控制電路包括比較器U4A、與比較器U4A連接的三極管Q1、以及繼電器JD1，繼電器JD1的輸入側(cè)與三極管Q1的集電極連接，繼電器JD1的輸出側(cè)分別與內(nèi)部均流母線和外部均流母線連接。

在優(yōu)選的方案中，所述的應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識別與處理電路，還包括電流環(huán)，電流環(huán)包括比較器U2，比較器U2的輸出端連接到比較器U5A的同相輸入端。

在優(yōu)選的方案中，繼電器JD1的輸出側(cè)通過外部均流母線接口IFE與外部均流母線連接。

在優(yōu)選的方案中，內(nèi)部均流母線分別連接到比較器U3A和電流放大器。