实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置及控制方法，该控制装置包括多个ISOP模块，多个ISOP模块构成输入并联、输出串联结构，每个ISOP模块包括DC/DC变换器、检测电路、二极管、开关、输出电压环路和输入端均压环路，每个ISOP模块的输出电压环路的输出通过二极管连接在一起，组成主占空比母线，所有ISOP模块共用此母线的信号；检测电路用于检测ISOP模块是否异常，并根据检测结果进行反馈调节。本发明专利技术具有良好的均压精度和动态响应性能，而且在发生故障的情况能够在系统不退出工作的基础上快速处理，剩余模块系统可以继续保持良好的性能运行，实现自动热插拔功能，可靠性得到大幅提高。可靠性得到大幅提高。可靠性得到大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置及控制方法


[0001]本专利技术属于IPOS直流变换器控制
，具体涉及一种实现自动热插拔 的多电源模块串并联控制装置及控制方法。

技术介绍

[0002]在目前所有可大规模开发的再生能源中，太阳能最为丰富、清洁。但在地面 利用太阳能，由于受到昼夜、大气和天气等的影响，平均入射太阳能约为 250W/m2。而在空间，太阳辐射可稳定在约1353W/m2，特别是在地球同步轨道， 99％的时间内可稳定接收太阳辐射。1968年，美国的Glaser Peter博士首先提出 建设空间太阳能电站(SPS
‑
Solar Power Satellite)的构想。空间太阳能电站主要由 太阳能发电装置、能量转换和发射装置、地面接收和转换装置3大部分组成。相 对于目前应用卫星、空间站等的电源系统，空间太阳能电站的规模、能力要大得 多。对于一个1GW的系统，太阳电池阵的面积将达到10km2，重量将达到上万 吨。由于需在空间建造，重量、体积、面积均受发射能力的严格限制，结构、装 配和维护、电源管理、热控、控制等变得十分困难。空间太阳能电站的概念已提 出超过40年，目前仍未能建立一个试验系统。为了解决空间太阳能电站的各种 技术难题，国际上已提出几十个不同的概念方案，但目前尚无一个最优方案。
[0003]IPOS(Input Parallel Output Series，输入并联、输出串联)直流变换器，由多个 直流变换模块在输入侧并联、输出侧串联组合而成。输入并联、输出串联的组合 方式，降低了对直流变换器输入侧开关器件电流应力和输出侧开关器件电压应力 的要求，在光伏发电等低压输入高压输出应用场合具有显著优势。
[0004]因此，一种实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置及控制方法亟待提 出。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种实现自动热插拔的多电源模块 串并联控制装置及控制方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]本专利技术提供一种实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置，包括多个 ISOP模块，多个ISOP模块构成输入并联、输出串联结构，每个ISOP模块包括 DC/DC变换器、检测电路、二极管、开关、输出电压环路和输入端均压环路， 每个ISOP模块的输出电压环路的输出通过二极管连接在一起，组成主占空比母 线，所有ISOP模块共用此母线的信号；所述检测电路的输入端与二极管的阴极 电连接，所述检测电路的输出端通过开关与输入端均压环路电连接，所述检测电 路用于检测ISOP模块是否异常，并根据检测结果进行反馈调节。
[0008]优选的，所述输入均压环路通过电阻、隔离电路检测到每个ISOP模块的输 入电压v
in
。
[0009]优选的，每个ISOP模块的输入电压v
in
经过输入均压环路的补偿增益G
vcd
补偿后获得每个ISOP模块相应输入均压环路的输出电压v
in_EA
。
[0010]优选的，所述占空比母线的电压v
o_EA
减去每个ISOP模块相应输入均压环路 的输出电压v
in_EA
获得占空比电压信号v
d
。
[0011]本专利技术还提供一种实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置的控制方 法，包括以下步骤：
[0012]S1、如果检测电路检测到ISOP模块正常工作，则该ISOP模块对应的二极 管处于断开状态，对应的输入均压环前的开关处于闭合状态
[0013]S2、如果检测电路检测到ISOP模块异常时，则将该ISOP模块对应的二极 管导通，使ISOP模块的输入端短路，同时将对应的输入均压环前的开关断开。
[0014]本专利技术相较于现有技术，具有以下有益效果：
[0015]IPOS组合变换器具备很多优点：
[0016](1)当单个PV板故障或老化程度深时，由于输入并联，输入侧电流分流，并 不会造成单个DC/DC的输出功率大幅度降低甚至变为0，单个PV板的损坏与老 化失效对整个装置的影响变小，保证了高压变换装置运行的可靠性。
[0017](2)本专利技术采用输入电流闭环控制，即能保证输出电压的均衡，并且当其中 某路DC/DC发生故障时，也可以切除掉故障相DC/DC，输入能量由其他9路 DC/DC变换器共同承担即可，并不需要过多的冗余备用。
[0018](3)本专利技术具有良好的均压精度和动态响应性能，而且在发生故障的情况 能够在系统不退出工作的基础上快速处理，剩余模块系统可以继续保持良好的性 能运行，实现自动热插拔功能，可靠性得到大幅提高。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一种实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置的结构框 图；
[0020]图2是本专利技术系统稳定运行时均压母线的等效示意图；
[0021]图3是本专利技术控制装置中ISOP模块控制方法的示意图；
[0022]图4a
‑
4c是本专利技术断续模式反激变换器的工作原理图；
[0023]图5是本专利技术反激变换器的小信号模型示意图；
[0024]图6是本专利技术反激变换器ISOP系统小信号模型示意图；
[0025]图7是本专利技术输出控制环路系统框图；
[0026]图8是本专利技术均压控制环路系统框图；
[0027]图9是本专利技术故障切除等效电路1的示意图；
[0028]图10是本专利技术故障切除等效电路2的示意图；
[0029]图11是本专利技术故障模块切除后热插拔仿真结果示意图；
[0030]图12是本专利技术备份模块投入后热插拔仿真结果示意图；
[0031]图13是本专利技术热插拔浪涌电流各分量的仿真波形示意图。
具体实施方式
[0032]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优 选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]本专利技术采用输入并联、输出串联，可以将PV板经过串并联组合将能量汇聚 后，再
经过输入并联，分流到各个ISOP模块变换后，输出侧串联得到高电压， 输出电流为输入电流的1/N，其中N为ISOP模块个数。每路DC/DC的输入电 压等于光伏阵列输出电压。
[0034]本专利技术提供一种实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置，包括多个 ISOP模块，多个ISOP模块构成输入并联、输出串联结构，每个ISOP模块包括 DC/DC变换器、检测电路、二极管、开关、输出电压环路和输入端均压环路， 每个ISOP模块的输出电压环路的输出通过二极管连接在一起，组成主占空比母 线，所有ISOP模块共用此母线的信号；所述检测电路的输入端与二极管的阴极 电连接，所述检测电路的输出端通过开关与输入端均压环路电连接，所述检测电 路用于检测ISOP模块是否异常，并根据检测结果进行反馈调节。所述输入均压 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置，其特征在于，包括多个ISOP模块，多个ISOP模块构成输入并联、输出串联结构，每个ISOP模块包括DC/DC变换器、检测电路、二极管、开关、输出电压环路和输入端均压环路，每个ISOP模块的输出电压环路的输出通过二极管连接在一起，组成主占空比母线，所有ISOP模块共用此母线的信号；所述检测电路的输入端与二极管的阴极电连接，所述检测电路的输出端通过开关与输入端均压环路电连接，所述检测电路用于检测ISOP模块是否异常，并根据检测结果进行反馈调节。2.根据权利要求1所述的实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置，其特征在于，所述输入均压环路通过电阻、隔离电路检测到每个ISOP模块的输入电压v
in
。3.根据权利要求1所述的实现自动热插拔的多电源模块串并联控制装置，其特征在于，每个ISOP模块的输入电压v
in
经过输入均压环路的补...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓勇，
申请(专利权)人：深圳盈特创智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：