[发明专利]一种快速响应的恒流源并联系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种恒流源技术，特别涉及一种低成本、快速响应的恒流源并联系统及其实现方法。

背景技术

恒流源是一种向负载提供恒定电流的电源装置，其特点是在外部电网产生波动和负载阻抗发生变化时仍能保持输出电流恒定。随着电力电子技术和半导体器件的发展，对恒流源输出功率的需求也越来越大，很多场合需要输出电压高达几百伏，输出电流高达几百安甚至上千安，因此，向大容量、高电压、高功率和高可靠性的方向发展是恒流源的必然趋势。

由于器件的限制，单个恒流源的输出功率一般只能达到几十千瓦，满足不了大容量场合的需求，目前解决大容量需求的方法大致有以下两种：1、研制输出更大电流的单体恒流源，该方法受到电力电子技术和功率器件的限制，单个恒流源的输出功率毕竟有限，并且可靠性低，一旦出现故障，负载供电就将中断，此外，大容量的单个恒流源的可维护性和易用性也较低；2、采用模块化恒流源并联系统，多个恒流源并联起来方便扩容，不仅可以满足用户对大容量的需求，而且可以大大提高电源的可靠性、可维护性和易用性。

但是，对于模块化恒流源并联系统来说，当系统中的一个或者多个恒流源模块在运行过程中出现故障而退出系统时，系统能够快速检测到并及时响应以提高其他模块的输出电流来保证整个系统的输出电流恒定，对于需要高精度输出的用户，整个响应过程必须在几毫秒内完成。目前解决该问题的方法一般是采用DSP实时控制技术，如附图1所示，DSP为整个数控部分的核心单元，该系统的原理简述如下：将系统输出电流检测单元输出的电流信号通过A/D转换器转换成数字信号送入DSP数据处理单元，DSP将电流采样值与用户给定电流值进行比较，计算出误差值，然后进行PID控制运算，得出误差调节信号，再经过D/A转换器转换成模拟信号后送至恒流源并联单元进行反馈控制，通过闭环调节使得系统输出电流保持恒定。这种数字控制方案存在的主要问题有：1、对DSP的要求较高，需要采用高性能的DSP芯片来实现，成本高；2、控制算法比较复杂，实现难度较大，并且DSP的电流调节与恒流源模块的电流调节会相互影响，系统很难稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速响应的恒流源并联系统，用于更好地解决由于单个或多个模块故障而退出导致的输出电流变化的快速调节问题。

本发明的另一目的在于提供一种快速响应的恒流源并联系统的实现方法，用于更好地解决由于单个或多个模块故障而退出导致的输出电流变化的快速调节问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种快速响应的并联恒流源系统，包括：

恒流源并联单元，由多个恒流源模块并联构成，其每个恒流源模块根据电流给定信号输出相应的电流；

系统输出电流检测单元，实时检测所述恒流源并联单元的输出电流，并输出检测到的电流信号；

MCU数据处理单元，接收并检测所述系统输出电流检测单元检测到的电流信号和所述并联恒流源系统的电流设定信号，得出所述恒流源并联单元的输出电流值和所述并联恒流源系统的电流设定值，计算二者差值，确定数字电位器的分压比，并输出分压比信号；

数字电位器，接收所述MCU数据处理单元发送的分压比信号，确定输入给每个恒流源模块的电压信号，从而确定送到每个恒流源模块的电流给定信号，并将该电流给定信号输出至恒流源并联单元的各恒流源模块。

根据本发明的另一方面，提供了一种快速响应的并联恒流源系统的实现方法，包括以下步骤：

A、恒流源并联单元的每个恒流源模块根据电流给定信号输出相应的电流；

B、系统输出电流检测单元实时检测恒流源并联单元的输出电流，并输出检测到的电流信号；

C、MCU数据处理单元接收并检测所述系统输出电流检测单元检测到的电流信号和所述并联恒流源系统的电流设定信号，得出所述恒流源并联单元的输出电流值和所述并联恒流源系统的电流设定值，计算二者差值，确定数字电位器的分压比，并输出分压比信号；

D、数字电位器接收所述MCU数据处理单元发送的分压比信号，确定输入每个恒流源模块的电压信号，从而确定送到每个恒流源模块的电流给定信号，并将该电流给定信号输出至恒流源并联单元的每个恒流源模块。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：实现了由于单个或多个模块故障而退出导致的输出电流变化的快速调节，不需要复杂的控制软件，实现方式比较简单，节约成本，并能够确保系统的输出电流恒定。

附图说明

图1是现有技术提供的传统的恒流源并联数字控制方案的示意图；

图2是本发明提供的恒流源并联系统方案的示意图；