[发明专利]一种主从模式直流电源串联控制结构及控制方法

说明书

本申请公开一种主从模式直流电源串联控制结构，包含：基准电压Uref、输出电压采样Umon、输出电压外环PI控制器、主机受控电流源电路、从机受控电流源电路、高压跟随电路、电压采样比例电路、均压控制电路。一种主从式直流电源串联控制方法，通过高压跟随电路以及均压控制电路解决了外环控制信号V_m的耐压问题，实现了从机对主机的高速动态跟随，实现了串联电路的自主均压控制，输出精度高，纹波低，动态性能好。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种主从模式直流电源串联控制结构及控制方法。

背景技术

近年来，直流电源的应用越来越广泛，不仅对其精度、纹波等性能指标要求越来越高，各种不同电压、不同功率等级的直流电源需求也层出不穷，而具备并联、串联能力的直流电源也因此越来越受到欢迎。

随着直流电源的发展，也发展出了多样的系统环路控制方式，由输出电压外环与输出电流内环组成的双环控制系统就是其中应用比较广泛的控制方式。此控制方式的优点在于具有较好的源电压特性、较好的负载电压特性、便于实现电源模块间的并联控制等特点，其主从模式并联时的工作方式是：

如图一所示，由电流采样比例电路、输出电流内环PI控制器2、比较器1、驱动电路及主电路构成受控电流源电路，受控电流源的输入信号为电流基准信号Is，输出信号为输出电压U+，U-。主机、从机均具备完全相同的恒流源模块。

如图二所示，直流电源主机的电压采样比例电路1采集并联系统的总输出电压，与基准电压Uref比较后，经过电压外环控制器PI控制器1进行运算后，输出一个电流基准信号V_m用于同时控制两个受控电流源，从而使得两个(甚至多个)受控电流源能够自主的实现均流恒流输出。

但是，这种控制方式只能实现模块间的并联，扩大输出电流能力，无法实现模块间的串联，原因是模块串联时，两个模块的控制系统存在较高的电压差，且此电压差是时变的，这就要求同时受控的主、从机受控电流源的控制信号必须是相互独立的，或者绝缘的。

现在开关电源串联比较常用的做法有两种：

第一种是两个受控电流源分别采集自身的输出电压(Um+、Um-及Us+、Us-)，使用自身的输出电压外环控制各自的受控电流源，也即变成两个恒压源进行串联，两个系统相互独立，不再具有主从控制特性，无法实现自主均压；

第二种做法是将从机受控电流源的拓扑结构进行调整，切断其PWM控制信号，直接通过光耦等隔离电路将主机的PWM控制信号连接至从机主电路，从而实现对从机主电路的输出控制，这种方法的好处是能够简单的实现主、从机控制信号的隔离，也能够根据负载R或Uref的变化同时调整两个受控电流源，缺点是从机受控电流源由于电流内环的缺失，将无法根据自身输入母线的变化进行主动的调整，使得电源系统总输出的指标，尤其是精度及纹波的指标较差。

发明内容

本申请的主要目的是：提供一种串联控制结构，旨在解决现在开关电源串联无法实现自主均压、精度及纹波的指标较差的问题。