
开关电源一般工作在20kHz以上的高频区域,其主功率开关管必须有很高的开关频率。但功率器件开关频率的提高会严重地影响其容量的增大,从而制约开关电源输出功率的扩展。单个开关电源模块的最大输出容量只有几千瓦,显然,对某些大功率用电设备,就必须将多个电源模块并联运行。
目前,在通信系统中,直流供电系统正在由传统的集中供电方式向分布式方式发展,这种电源将原来集于一个机壳内的AC/DC变换各环节分成若干个分立的DC/DC模块,在不同场合供给不同负载用电。由于多个DC/DC模块并联运行共同分担负载功率,故单个模块的输出功率可不必太大,这又为开关频率的提高创造了有利条件,模块的功率密度亦相应提高,从而有效减小电源体积,降低电源重量。同时,由于功率不大,各模块中功率开关器件的电流应力减小,系统可靠性提高。分布式电源系统还可方便地实现iV+n冗余和热更换,便于灵活扩展和产品标准化。由于并联运行的各模块的特性不可能完全一致,外特性好的模块承担更多的电流,为电力电子器件、电子电源技术及功率变换技术。
何湘宁,博导,研究方向为电力电子技术及其工业应用、新能源技术。
甚至过载,从而使某些外特性差的模块运行于轻载甚至空载状态,这会增大电流模块的热应力,直接影响系统的可靠性。因此,模块并联运行时需采取均流措施,保证模块间电流应力和热应力的均匀分配,防止一台或多台模块运行在电流极限状态,这对维持电源的正常运行非常关键。
1常规均流控制原理开关电源模块并联运行时的均流控制法可分为:(1)内部均流法。在模块内部采取均流措施,自动调节电流均衡。(2)模块间均流法。通过外部均流控制器来调节各模块的电流,实现电流均衡的方法。由于内部均流法易于实现系统的扩展,因而具有更大的优越性。本文采用最大值均流法m进行均流控制,如。这种方法采用最大值比较器,各并联模块中输出电流最大的模块自动成为主模块,其输出电流转化成的电压信号V,送至均流母线,即正参数、调整输出,以达电流均衡。
2均流控制的廿算机实现常规的均流控制采用以运放UC3907)来实现,不利于提高系统可靠性和实现控制数字化。本文用87C196KC型单片机121进行充电电源模块间均流控制。
2.1恒流充电时的均流控制当充电电源处于主充状态时,要求其输出电流恒定,这可依靠采用电流双闭环控制来实现,如。系统监控模块负责外环控制,其控制输出量作为内环充电控制4的电流给定值,与充电模块输出电流反馈值比较后调节PWM输出,从而使充电电流恒定。当模块增减时,由外环调整模块电流给定值,从而使各充电模块输出电流发生变化,以稳定负载电流。
2.2恒压充电时的均流控制为恒压充电控制方框图。
当充电电源处于均充和浮充状态时,为恒压充电方式。此时,要求各充电模块的输出电压均保持恒定不变。控制的方法是采用电压双闭环控制,由系统监控模块设定各充电模块的电压给定值,再将各模块输出电压的反馈值与参嵩性ti程控直流电源研制展禽暴一哙筑(集团)公司安装司10051)刘昌云介绍的高性能可程控直流电源采用优质VICOR开关电源模块,单片机驱动D/A转换电路,能智能控制。该电源输出可调范围宽,负载特性好,功率大,体积小,有IEEE488接口,操作简便,使用灵活,工作稳定,在维修、检及电子测量系统中已得到广泛使用。
0引言在维修、检测及测控系统中,通常需不同直流电源电压。一般多是外部配备直流稳压电源,或提供多部电源以产生所需电压。但直流稳压电源功率有限,最大电流一般是3~5A,不能适应某些大功率要求;多电源配置造成仪器过多,操作不便,笔者研制一种电压输出程控大功率直流电源可展能力强。
1工作原理本直流电源采用高性能的VICOR电源模块作为电源主部件;D/A转换、测量控制,以及正EE488接口电路,构成系统控制核心。电源部分组成。VICOR电源模块(以V375A28C600A为例)为375V输入,28V输出,600WDC-DC变换器,除采用成熟的元器件外,还应用了第2代电源工艺、控制、包装技术,性能优良,灵活性强,效率高。镀腔铁芯耦合减小了杂散电容及噪声、高频ZCS/ZVS开关,先进的半导体封装,可靠的热设计保证高功率密度下温度慢变化,考值比较,得到一误差量,经PID运算处理后作为控制变量调整充电模块的PWM输出,从而维持电压恒定。
2.3单片机接口电路由前所述,当高频开关充电电源处于主、浮或均充状态时,其均流控制都是依靠均流控制器输出控制量修正充电模块电流或电压基准值来完成的。均流控制的单片机实现框图如。
3结论(1)运用最大值均流原理,系统的运行不受某单个开关电源模块的影响,稳定性好,调整方便;(2)在恒流和恒压输出条件下,都能自主均流;(3)用高性能的87C196KC型16位单片机作高频开关充电电源的主控制器,性价比优越,运算速度快、精度高,监控的实时性强,还可通过接口进行远程通信,便于整个系统的智能化。
87C196KC均流控制接口图