一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑，均流拓扑包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、电感L、续流二极管D和滤波电容C；第一开关管Q1与地之间构成第一输入端口、第二开关管Q2与地之间构成第二输入端口，滤波电容C两端构成输出端口，第一开关管Q1的源级、第二开关管Q2的源级和续流二极管D的阴极均与电感L的一端相连，电感L的另一端连接滤波电容C的正极，滤波电容C的负极接地。本发明专利技术均流拓扑通过电感对电流的维持作用实现了两路直流电源的并联均流，无电流采样或外加的控制环路，提高了电源并联的可靠性；该拓扑可使用两路普通的无均流功能的直流电源构成并联系统，降低了电源并联供电的成本，扩展了其应用范围。扩展了其应用范围。扩展了其应用范围。

A parallel current sharing topology of DC power supply without current sampling and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子应用
，具体是一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑及其控制方法。

技术介绍

[0002]电源并联供电是较为简易、便捷地提供更高输出功率的方法。由于直流电源的稳压特性，常见的直流稳压开关电源的输出阻抗通常非常低，通常在10毫欧左右。若将两个电源直接并联，极小的输出电压误差或者输出阻抗的差别会产生显著的输出电流误差，导致两个电源负载不均衡，甚至在电源间产生环流。在电源的输出串联二极管或者使用MOSFET与控制器组成理想二极管可以避免环流，但是无法解决负载不均衡的问题。所以，直流电源并联供电的时候，需要电源具备均流功能。
[0003]现有的并联均流方案包括外特性下垂法，主动均流法等。外特性下垂法通过使电源的输出特性呈现出一定的等效串联电阻从而减小负载不均衡。主动均流法需要对电源的输出电流进行采样，并且要求电源之间存在信号传输。较为廉价的通用直流电源不具备这些功能，无法构成并联供电系统。面对低压直流供电系统低成本的要求，使用廉价直流电源构成并联供电系统有较强的现实意义。

技术实现思路

[0004]为解决上述应用中的问题，本专利技术提出一种用于两路电源并联的电路拓扑：并联均流电路的两路输入连接相同型号的电源，并且拥有一个输出端口。均流电路独立于被并联的电源工作，两个被并联的电源均独立工作。均流电路拓扑适用于100V以下的低压直流电源，允许两个电源间存在一定的电压差异，在不需要电流采样、均流控制环路和模块间通信的情况下实现两路直流电源并联均流。在保持电源系统低成本的同时，扩展了直流电源并联供电的应用范围。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑，所述均流拓扑包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、电感L、续流二极管D和滤波电容C。
[0007]所述第一开关管Q1与地之间构成第一输入端口、第二开关管Q2与地之间构成第二输入端口，滤波电容C两端构成输出端口，第一开关管Q1的源级、第二开关管Q2的源级和续流二极管D的阴极均与电感L的一端相连，电感L的另一端连接滤波电容C的正极，滤波电容C的负极接地。
[0008]进一步的，所述第一输入端口和第二输入端口处均额外并联旁路电容；
[0009]进一步的，所述第一输入端口和第二输入端口处均额外并联有滤波器，滤波器由旁路电容与滤波电感串联组合而成。
[0010]进一步的，所述续流二极管D为肖特基二极管。
[0011]进一步的，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2均为MOSFET开关管。
[0012]上述无电流采样的直流电源并联均流拓扑的控制方法，所述控制方法如下：
[0013]在所述均流拓扑中，第一开关管Q1和第二开关管Q2交替开通、互补工作，第一开关管Q1和第二开关管Q2的开通时间不重叠。
[0014]在每个开关周期内，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2的开通时间相等，均为t
on
；在第一开关管Q1关断至第二开关管Q2开通和第二开关管Q2关断至第一开关管Q1开通的过程中，有固定的死区时间t
d
。
[0015]所述第一开关管Q1开通，第二开关管Q2关断时，电感L的电流根据第一输入端口和第二输出端口的电压关系确定上升或下降。
[0016]所述第二开关管Q2开通，第一开关管Q1关断时，电感L的电流根据第二输入端口和输出端口的电压关系确实上升或下降；第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断时，电感L由续流二极管D续流，电感L的电流下降；在额定负载时，电感L的电流始终大于零。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1、本专利技术通过均流电路拓扑的硬件特性实现了无电流采样的自动均流，除此以外各电源之间、电源与均流模块之间均无信号传输，无需电源本身具有均流功能，从而降低了并联供电的成本，拓宽了并联供电的应用范围；
[0019]2、本专利技术提出一种利用均流电路电路拓扑的硬件特性的自动均流方法，相比于传统并联均流方案，无需均流控制环路，提高了并联供电系统的稳定性。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0021]图1为本专利技术均流拓扑结构示意图；
[0022]图2为本专利技术均流拓扑基本工作波形图；
[0023]图3为本专利技术均流拓扑在较轻负载时的工作波形图；
[0024]图4为本专利技术均流拓扑的变体结构示意图；
[0025]图5为本专利技术均流拓扑的变体结构示意图；
[0026]图6为本专利技术均流拓扑均流误差仿真结果；
[0027]图7为试验样机输出电压与效率的测试结果；
[0028]图8为试验样机均流精度的测试结果。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑，如图1所示，均流拓扑包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、电感L、续流二极管D和滤波电容C。
[0031]第一开关管Q1与地之间构成第一输入端口、第二开关管Q2与地之间构成第二输入
端口，滤波电容C两端构成输出端口，第一开关管Q1的源级、第二开关管Q2的源级和续流二极管D的阴极均与电感L的一端相连，电感L的另一端连接滤波电容C的阳极，滤波电容C的阴极接地，在额定负载时，电感L上的电流始终大于零。
[0032]续流二极管D可以是肖特基二极管。
[0033]如图2所示为本专利技术拓扑的控制方法，控制方法如下：
[0034]1)、在t0时刻之前，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断，电感L由续流二极管D续流；
[0035]2)、在t0时刻，第一开关管Q1开通，第二开关管Q2关断，电感L的电流根据第一输入端口和输出端口的电压关系确定，上升或下降；
[0036]3)、在t1时刻，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断，电感L由续流二极管D续流，电感L的电流下降；
[0037]4)、在t2时刻，第二开关管Q2开通，第一开关管Q1关断，电感L的电流根据第二输入端口和输出端口的电压关系确定，上升或下降；
[0038]5)、在t3时刻，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断，电感L由续流二极管D续流，电感L的电流下降。
[0039]其中，t0～t1和t2～t3时间相等，均为t
on
；t1～t2和t3～t4时间相等，均为死区时间t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑，其特征在于，所述均流拓扑包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、电感L、续流二极管D和滤波电容C；所述第一开关管Q1与地之间构成第一输入端口、第二开关管Q2与地之间构成第二输入端口，滤波电容C两端构成输出端口，第一开关管Q1的源级、第二开关管Q2的源级和续流二极管D的阴极均与电感L的一端相连，电感L的另一端连接滤波电容C的正极，滤波电容C的负极接地。2.根据权利要求1所述的一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑，其特征在于，所述第一输入端口和第二输入端口处均额外并联旁路电容。3.根据权利要求1所述的一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑，其特征在于，所述第一输入端口和第二输入端口处均额外并联有滤波器，滤波器由旁路电容与滤波电感串联组合而成。4.根据权利要求1所述的一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑，其特征在于，所述续流二极管D为肖特基二极管。5.根据权利要求1所述的一种无电流采样的直流电源并联均流拓扑，其特征在于，所述第一开关管Q1和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱旭豪，胡仁杰，何晓坤，蒋玮，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：