[发明专利]一种多模块并联直流电源及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业用大功率直流开关电源，具体涉及一种多模块并联直流电源及其控制方法。

背景技术

目前，在许多行业各种大功率电源的需求日益增加，尤其是一些大功率直流电源的需求。但是，直流电源模块容量有限，常采用多模块并联运行，其输出能量是模块输出的数倍，提高了直流电源的功率等级，同时多模块并联工作使系统具有一定的冗余度，模块故障不会影响这个系统的正常工作，使整个系统的可靠性有了很大提高。多模块并联运行不仅使直流电源具有更大的功率和可靠性，而且还具有良好的通用性，可以根据需要灵活组合成各种功率的系统。不过目前多模块并联运行的大部分大功率直流电源都采用恒流硬并联工作模式，难以实现恒电压模式的要求，虽然有部分电源系统采用了监控系统为主的主从控制系统实现了恒电压模式，但是其线路及电路设计都很复杂，安装及检修都很困难。

发明内容

为了解决现行大功率直流电源并联工作的问题，提出了一种多模块并联直流电源及其控制方法。本发明的多模块并联直流电源可根据需要实现电源的恒压或恒流功能，具有工艺简单、布线极少、利于检修等优点；其控制方法采用数字化控制，操作简单，控制可靠，在恒电压模式时系统动态性能大大提高，可直接应用于数字化直流电源并联系统中。

本发明是通过下述方案予以实现的：多模块并联直流电源包括监控系统和N台直流电源模块，N≥2；所述监控系统包括串行通信系统、人机交互设备、数字控制电路；所述数字控制电路分别与串行通信系统、人机交互设备连接；所述串行通信系统用于实现数字控制电路与直流电源模块之间的通信；所述人机交互设备用于设置和显示多模块并联直流电源的输出参数；所述数字控制电路根据每个控制周期内所有工作直流电源模块的输出参数与人机交互设备设置的输出参数来控制每个直流电源模块的输出并实现均流；所述监控系统与每台直流电源模块连接。

所述直流电源模块包括主功率电路、控制电路、串行通信接口单元；所述控制电路分别与主功率电路、串行通信接口电路连接；主功率电路包括顺次连接的三相整流滤波电路、高频逆变电路、输出整流滤波电路，三相整流滤波电路输入端与三相电源连接，输出整流滤波电路输出端与负载连接。

所述监控系统的串行通信系统由串行通信接口电路及串行通信总线组成；所述监控系统的串行通信接口电路通过串行通信总线与各直流电源模块的串行通信接口单元连接。

所述输出参数包括输出电流、输出电压、输出功率一种以上。

所述直流电源模块的控制电路通过串行通信接口单元获得串行通信总线传送过来的控制指令控制主功率电路的输出。

作为优选的，所述数字控制电路采用DSP处理器。

上述多模块并联直流电源的并联控制方法如下：

所述多模块并联直流电源包括N台直流电源模块，第i台直流电源模块用U_i表示，2≤i≤N，各直流电源模块对应的电压为V_i，各直流电源模块对应的电流为I_i；各直流电源模块的控制计算周期为T_c，监控系统的数字控制电路控制周期为T_s，T_s=kT_c，倍数k为正整数；

当多模块并联直流电源工作于恒电流模式时，每台直流电源模块的控制电路实时将自身的输出电压、输出电流通过串行通信总线传递给监控系统的串行通信接口电路，监控系统的数字控制电路在每个控制周期T_s对每个直流电源模块的输出电流求和                                               ，将其和I_s与人机交互设备设置的输出电流I_m通过PID（Proportion Integration Differentiation）运算得到模块给定电流I_g，即每台直流电源模块均应输出的电流，并通过串行通信总线传递给每台直流电源模块的串行通信接口单元，每台直流电源模块的控制电路控制主功率电路按指令输出；直流电源模块的控制电路在一个周期T_s内，以T_c为控制计算周期和模块给定电流I_g为输出电流控制主功率电路输出；