[發(fā)明專利]一種多電源串并聯(lián)使用的電源組網(wǎng)系統(tǒng)及均流方法

有效

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• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105553080B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任曌華;胡宗增
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市國電賽思科技有限公司
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00;H02J13/00
• 代理公司: 深圳市康弘知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44247
• 代理人: 胡朝陽,孫潔敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多電源配合使用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多電源串并聯(lián)使用的電源組網(wǎng)系統(tǒng)及均流方法。

背景技術(shù)

大量電子設(shè)備，特別是計算機(jī)、通訊、空間站等的廣泛應(yīng)用，要求組建一個大容量、安全可靠、不中斷供電的電源系統(tǒng)。假如采用單臺電源供電，則該變換器勢必處理巨大的功率、電應(yīng)力大，給功率器件的選擇、開關(guān)頻率和功率密度的進(jìn)步帶來困難，并且一旦單臺電源發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰。

自上世紀(jì)八十年代起，分布式電源供電方式的興起為這一問題提供了有效的解決方案，相對于傳統(tǒng)的集中式供電，分布式電源利用多個中、小功率的電源模塊并聯(lián)來組建積木式的大功率電源系統(tǒng)。采用多個電源模塊并聯(lián)運行，通過改變并聯(lián)模塊的數(shù)目來滿足不同功率的負(fù)載，每個模塊處理較小功率，承受較小電應(yīng)力，使得提供單電源的開關(guān)頻率成為可能，從而進(jìn)一步提升系統(tǒng)的功率密度。同時由于并聯(lián)均流技術(shù)的引入，使得系統(tǒng)實現(xiàn)冗余備份。當(dāng)任意模塊發(fā)生故障時，其余模塊繼續(xù)提供足夠電能，整個電源系統(tǒng)不會崩潰。

近幾年，隨著電池儲能行業(yè)的迅猛發(fā)展，針對不同應(yīng)用場合的電池組的組合五花八門，與之配套的電源需求呈現(xiàn)功率等級大，電壓等級多等特點，為每一種需求都去開發(fā)配套的電源產(chǎn)品顯然不夠經(jīng)濟(jì)，而傳統(tǒng)的并聯(lián)組網(wǎng)方式可以解決功率等級的問題，卻只有一種輸出電壓。

因此基于單個中小功率電源模塊，通過靈活配置以適應(yīng)于各類功率、電壓等級的電源組網(wǎng)系統(tǒng)及均流方法亟待提出。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種多電源串并聯(lián)使用的電源組網(wǎng)系統(tǒng)及均流方法，該電源組網(wǎng)系統(tǒng)提出的串、并聯(lián)組網(wǎng)方法在僅增加少量硬件成本的方式下，通過單個中小功率電源模塊靈活拓展了電源系統(tǒng)的功率、電壓等級，組網(wǎng)方便且控制簡單，適應(yīng)各類電源應(yīng)用場合。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，設(shè)計一種多電源串并聯(lián)使用的電源組網(wǎng)系統(tǒng)，包括：由至少兩個電源模塊并聯(lián)連接構(gòu)成的電源模塊組，至少兩個電源模塊組首尾串聯(lián)構(gòu)成電源網(wǎng)絡(luò)。

電源模塊包含：電源本體、用于監(jiān)測并調(diào)整電源本體輸出電參數(shù)的電源控制模塊、及用于過濾電源控制模塊通訊數(shù)據(jù)的通信控制模塊，電源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有通信控制模塊通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

同一電源模塊組內(nèi)的通信控制模塊設(shè)有該組各電源模塊的串并聯(lián)地址，并標(biāo)記出該組電源模塊中的一個電源模塊為主機(jī)。

所有電源模塊向總線發(fā)送負(fù)載電流，主機(jī)通過通信控制模塊過濾接收其所在組的各電源模塊的負(fù)載電流，計算出平均電流再通過總線發(fā)送至該組各電源模塊，該組各電源模塊依照平均電流調(diào)節(jié)自身輸出電壓的大小。

具體來說，位于同一電源模塊組內(nèi)的電源模塊具有相同的串聯(lián)地址、不同的并聯(lián)地址，位于不同電源模塊組的電源模塊具有不同的串聯(lián)地址、不同的并聯(lián)地址。通信控制模塊設(shè)有本電源模塊的串并聯(lián)地址，并通過總線過濾接收同組其他電源模塊的串并聯(lián)地址。

其中，通信控制模塊包括：用于標(biāo)識串聯(lián)地址的串聯(lián)撥碼開關(guān)、用于標(biāo)識并聯(lián)地址的并聯(lián)撥碼開關(guān)、用于過濾分析地址數(shù)據(jù)的CAN通信控制單元。CAN通信控制單元接收總線上的地址數(shù)據(jù)并判斷排序，同一電源模塊組內(nèi)并聯(lián)地址最小的電源模塊為主機(jī)，其余電源模塊為從機(jī)。

CAN通信控制單元包括：CAN總線接收濾波器、CAN總線郵箱及CAN控制器。CAN總線接收濾波器中局部接收屏蔽寄存器的串聯(lián)地址位為有效，CAN總線郵箱的信息標(biāo)識符寄存器讀取并記錄本機(jī)的串聯(lián)地址，CAN總線接收濾波器接收總線上的數(shù)據(jù)幀，CAN控制器比對數(shù)據(jù)幀與信息標(biāo)識符寄存器內(nèi)的串聯(lián)地址是否匹配，保留與本機(jī)串聯(lián)地址相同的數(shù)據(jù)幀并存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

優(yōu)選的，電源控制模塊包括：用于檢測電源本體輸出電參數(shù)的檢測傳感器組和用于調(diào)整電源本體輸出電參數(shù)的電源控制器。

本發(fā)明還提出了一種上述電源組網(wǎng)系統(tǒng)的均流方法，包括以下步驟：

步驟1、設(shè)定電源網(wǎng)絡(luò)中各電源模塊的串聯(lián)地址及并聯(lián)地址，配置通信控制模塊；

步驟2、所有電源模塊向總線發(fā)送串并聯(lián)地址，通信控制模塊找出各電源模塊組的主機(jī)；

步驟3、所有電源模塊向總線發(fā)送本機(jī)負(fù)載電流，各電源模塊接收與本機(jī)串聯(lián)地址相同的負(fù)載電流數(shù)據(jù)幀，并存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；

步驟4、通信控制模塊判斷本機(jī)是否為主機(jī)，若是主機(jī)則進(jìn)行步驟5，若不是主機(jī)則進(jìn)行步驟6；

步驟5、主機(jī)計算出該組電源模塊的平均電流；

步驟6、電源模塊接收本組的平均電流，電源控制模塊根據(jù)該平均電流調(diào)節(jié)電源模塊的輸出電壓，實現(xiàn)各電源模塊組均流。

其中，步驟2還包括：