[发明专利]一种无均流母线的并联均流装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电源控制系统，尤其涉及用于多模块无均流母线的并联均流装置和控制方法。

背景技术

    传统大功率开关电源并联均流控制方法，如主从法、平均值法、最大电流法，主要通过电流母线反馈最大电流或者平均电流和自身电流形成误差来调整模块电压基准从而实现均流，如图1所示。这些均流方法需要将多个控制环串联，导致系统响应变慢，尤其是多台电源并联。

这些传统均流方法需要使用电流母线，要求模块电流信号能够并入母线，同时母线信号又能够传输到各个模块与模块电流反馈信号进行误差放大，也就是说电流母线信号传输是双向的。在电磁干扰严重的场合下，希望使用差分传输来获得很高的共模抑制比，而差分传输需要两套收发装置才能使信号双向传输，这无疑增加了采用电流母线实现均流的成本，设计和生产的复杂度。

为了提高输出电压的负载调整率和精度，通常需要在并联系统的外部放置一个电压控制模块，如图2所示，把设定参考和并联电压输出终端反馈信号进行误差放大产生总控制信号，该总控信号是单向的，可通过一套差分装置传输给各个子模块作为控制参考。如果采用上述传统均流控制方法，系统则需要使用两条控制母线才能够实现电压远程补偿和模块电流均衡，这无疑增加了系统复杂度以及故障率。

一般情况下模块电流信号是通过二极管或者电阻并入电流母线，电流母线信号直接传输到模块误差放大器输入端，模块之间存在多个共地点，这可能产生地线环流，导致均流环路、甚至系统极易受到干扰，从而使系统的稳定性变差。

很多的控制系统希望均流控制方法既能够通过模拟电路实现，也能够通过数字方式实现，既能够应用到开关电源，也能够应用到线性电源，这就要求均流控制方法实现应非常简洁，才具有很高的灵活性。而传统的均流方法相对复杂。

上述传统均流控制方法及装置由于系统响应慢，需要多条控制母线，不利于信号差分传输，易产生环流，抗干扰能力差，电路设计、生产、装配、调试复杂，且不能够灵活的应用于其他类型控制系统，从而使其应用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种无均流母线的并联均流装置和控制方法，解决传统并联均流装置设置有单独电流母线，电压外环和电压内环双环电路复杂，多机并联动态响应慢，地线环流抗干扰能力差，设计、生产、调试复杂等问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种无均流母线的并联均流控制方法，用于实现多个功率变换子模块直流输出并联均流，包括电压控制模块和多个功率变换子模块，电压控制模块与并联输出的多个功率变换子模块构成电压外环，电压控制模块采样功率变换子模块并联输出的终端电压信号，输出电压外环控制信号至各个功率变换子模块，各个功率变换子模块接收电压外环控制信号；各个功率变换子模块包括自身的电流内环且采样自身的电流反馈信号生成电流内环控制信号与所述电压外环控制信号叠加控制各个功率变换子模块的输出。

终端电压信号与电压设定参考比较进行电压误差放大产生电压外环控制信号；电压外环控制信号一路作为本功率变换子模块的电流误差放大参考，与本功率变换子模块自身输出的电流反馈信号比较进行电流误差放大产生电流内环控制信号，另一路则与本功率变换子模块产生的电流内环控制信号叠加产生本功率变换子模块的叠加控制信号，叠加控制信号依次经过本功率变换子模块的驱动部分和功率变换部分，控制各个功率变换子模块的输出稳压均流。

终端电压信号和电压外环控制信号的传输是单方向，且采用差分方式传输。

电流内环带宽小于电压外环带宽，电流内环和电压外环的控制环响应速度不同。

功率变换子模块为开关电源或线性电源，电压外环和电流内环的信号传输采用模拟信号控制或数字信号控制。

本发明还提供一种无均流母线的并联均流控制装置，用于实现多个功率变换子模块直流输出并联均流，包括电压控制模块和多个功率变换子模块，多个功率变换子模块并联，电压控制模块与并联输出的多个功率变换子模块并联构成电压外环，电压控制模块采样多个功率变换子模块并联输出的终端电压信号，输出电压外环控制信号至各个功率变换子模块，各个功率变换子模块接收电压外环控制信号；每个功率变换子模块包括一个电流内环，多个电流内环之间无电流母线连接，各个电流内环分别采集其对应的功率变换子模块独立输出的电流反馈信号，生成电流内环控制信号，电流内环控制信号与所述电压外环控制信号叠加控制各个功率变换子模块的输出。