[发明专利]一种无主分散型直流电源系统的数字均流方法

说明书

技术领域

本发明涉及多个直流电源模块通过并联而组成的大功率电源系统的均流技术，具体涉及一种无主分散型直流电源系统的数字均流方法。

背景技术

在大功率直流电源供电系统中，往往采用多个较小功率的电源模块并联来实现大电流输出，通过并联组合满足不同功率需求，容易实现标准化生产，还可通过冗余备份获得高可靠性保障。由于工艺水平、元器件参数差异和温漂等因素，即使采用同型号的电源模块仅仅通过简单并联做不到均流输出。负载电流大的电源模块将缩短寿命，甚至出现多米诺骨牌效应，加速整个电源系统的损坏。均流技术是实现分布式电源模块并联供电的关键技术，良好的均流不仅要求每个电源模块在负载恒定时具有相近的电流，而且在负载动态变化时也能以相近速度跟随负载的变化，实现动态均流。

数字均流是采用数据通信技术获得并联电源系统的全局信息，按照均流的要求给每个电源模块分配负载电流，最后通过数字控制的方法使得每个电源模块电流相等。数字均流因其需要元件较少、受环境影响少和可以实现复杂控制等优点而受重视。但是，现有数据均流技术存在如下缺点：一般需要外置均流控制器完成各模块的电流数据的收集和分配，一旦外置控制器故障，整个电源系统将失去均流作用；通过数据通信获取的信息只有电流信息，均流算法过于简单，主要以静态均流(稳态均流)为主，没有考虑每个电源模块的动态特性(暂态特性)的差异。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种无主分散型直流电源系统的数字均流方法，具体技术方案如下。

一种无主分散型直流电源系统的数字均流方法，所述直流电源系统采用N个电源模块通过并联构成，各个电源模块之间采用CAN总线或者I²C总线通信连接，每个电源模块为一个节点，各个电源模块工作原理相同，每个电源模块的工作步骤包括：

1)每个电源模块广播本节点的消息包，每个电源模块接收直流电源系统中其他电源模块发送的消息包，所述消息包含有发送该消息包的电源模块的电源模块地址、工作状态、最大容许电流、当前电流和当前控制通道响应速度。

2)每个电源模块采用电压控制环为外环、电流控制环为内环的双环控制方式，都采用PI控制器模式。每个电源模块根据各个电源模块的最大容许电流值和当前电流值来计算平均负载率，然后根据所得的平均负载率计算各自的电流校正量I_adj。由电流校正量I_adj和电压环PI控制器的输出I_co相加并经过限幅后得到电流参考值I_ref，电流环PI控制器调节输出电流使其达到I_ref。调节过程所需的时间ΔT反映电流环的响应速度，ΔI_ref为电流变化量，据此计算本模块的控制通道响应速度。每个电源模块根据所有电源模块的控制通道响应速度计算电源系统的平均控制通道响应速度；每个电源模块根据所得电源系统的平均控制通道响应速度计算各自的电压环PI控制器增益。

3)每个电源模块根据上述计算得到的电流参考值和电压环PI控制器增益更新各自的电流参考值和电压环PI控制器增益。

4)循环上述步骤1)至步骤3)实现无主分散型直流电源系统的数字均流方法。

进一步优选地，每个电源模块有唯一的7位地址码，当采用CAN总线通信时，把电源模块的7位地址码嵌入CAN消息帧的ID中，据此识别数据的发送方；当采用I²C总线通信时，把电源模块的7位地址码在消息包的广播地址之后发送，用于电源模块身份识别，I²C总线节点在主机-发送器模式和从机-接收器模式之间切换，当需要发送数据时，处于主机-发送器模式，发送数据完毕后，立即切换回从机-接收器模式。

进一步优选地，步骤1)中每个电源模块发送的消息包中的数据域包括有电源模块的工作状态、最大容许电流、当前电流、控制通道响应速度，其中用1个字节表示工作状态，用2个字节表示最大容许电流，用2个字节表示当前电流，用2个字节表示控制通道响应速度。

进一步地，步骤2)中每个电源模块的平均负载率为：

进一步地，步骤2)中所述每个电源模块的电流校正量为：

其中I_goal(k)＝平均负载率×每个模块的最大容许电流-I_t，I_t为电源模块当前电流，k代表第k次计算，k-1代表第k-1次计算，I_adj为电流校正量。