[發(fā)明專利]一種主從模式直流電源串聯(lián)控制結(jié)構(gòu)及控制方法

在審

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• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111431164A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李振虎;韓坤;李傳靜
• 申請（專利權(quán)）人: 山東沃森電源設(shè)備有限公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請公開一種主從模式直流電源串聯(lián)控制結(jié)構(gòu)，包含：基準(zhǔn)電壓Uref、輸出電壓采樣Umon、輸出電壓外環(huán)PI控制器、主機(jī)受控電流源電路、從機(jī)受控電流源電路、高壓跟隨電路、電壓采樣比例電路、均壓控制電路。一種主從式直流電源串聯(lián)控制方法，通過高壓跟隨電路以及均壓控制電路解決了外環(huán)控制信號V_m的耐壓問題，實(shí)現(xiàn)了從機(jī)對主機(jī)的高速動態(tài)跟隨，實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)電路的自主均壓控制，輸出精度高，紋波低，動態(tài)性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種主從模式直流電源串聯(lián)控制結(jié)構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)

近年來，直流電源的應(yīng)用越來越廣泛，不僅對其精度、紋波等性能指標(biāo)要求越來越高，各種不同電壓、不同功率等級的直流電源需求也層出不窮，而具備并聯(lián)、串聯(lián)能力的直流電源也因此越來越受到歡迎。

隨著直流電源的發(fā)展，也發(fā)展出了多樣的系統(tǒng)環(huán)路控制方式，由輸出電壓外環(huán)與輸出電流內(nèi)環(huán)組成的雙環(huán)控制系統(tǒng)就是其中應(yīng)用比較廣泛的控制方式。此控制方式的優(yōu)點(diǎn)在于具有較好的源電壓特性、較好的負(fù)載電壓特性、便于實(shí)現(xiàn)電源模塊間的并聯(lián)控制等特點(diǎn)，其主從模式并聯(lián)時的工作方式是：

如圖一所示，由電流采樣比例電路、輸出電流內(nèi)環(huán)PI控制器2、比較器1、驅(qū)動電路及主電路構(gòu)成受控電流源電路，受控電流源的輸入信號為電流基準(zhǔn)信號Is，輸出信號為輸出電壓U+，U-。主機(jī)、從機(jī)均具備完全相同的恒流源模塊。

如圖二所示，直流電源主機(jī)的電壓采樣比例電路1采集并聯(lián)系統(tǒng)的總輸出電壓，與基準(zhǔn)電壓Uref比較后，經(jīng)過電壓外環(huán)控制器PI控制器1進(jìn)行運(yùn)算后，輸出一個電流基準(zhǔn)信號V_m用于同時控制兩個受控電流源，從而使得兩個(甚至多個)受控電流源能夠自主的實(shí)現(xiàn)均流恒流輸出。

但是，這種控制方式只能實(shí)現(xiàn)模塊間的并聯(lián)，擴(kuò)大輸出電流能力，無法實(shí)現(xiàn)模塊間的串聯(lián)，原因是模塊串聯(lián)時，兩個模塊的控制系統(tǒng)存在較高的電壓差，且此電壓差是時變的，這就要求同時受控的主、從機(jī)受控電流源的控制信號必須是相互獨(dú)立的，或者絕緣的。

現(xiàn)在開關(guān)電源串聯(lián)比較常用的做法有兩種：

第一種是兩個受控電流源分別采集自身的輸出電壓(Um+、Um-及Us+、Us-)，使用自身的輸出電壓外環(huán)控制各自的受控電流源，也即變成兩個恒壓源進(jìn)行串聯(lián)，兩個系統(tǒng)相互獨(dú)立，不再具有主從控制特性，無法實(shí)現(xiàn)自主均壓；

第二種做法是將從機(jī)受控電流源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，切斷其PWM控制信號，直接通過光耦等隔離電路將主機(jī)的PWM控制信號連接至從機(jī)主電路，從而實(shí)現(xiàn)對從機(jī)主電路的輸出控制，這種方法的好處是能夠簡單的實(shí)現(xiàn)主、從機(jī)控制信號的隔離，也能夠根據(jù)負(fù)載R或Uref的變化同時調(diào)整兩個受控電流源，缺點(diǎn)是從機(jī)受控電流源由于電流內(nèi)環(huán)的缺失，將無法根據(jù)自身輸入母線的變化進(jìn)行主動的調(diào)整，使得電源系統(tǒng)總輸出的指標(biāo)，尤其是精度及紋波的指標(biāo)較差。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的主要目的是：提供一種串聯(lián)控制結(jié)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)在開關(guān)電源串聯(lián)無法實(shí)現(xiàn)自主均壓、精度及紋波的指標(biāo)較差的問題。