一种基于极值控制的直流电源并联控制电路及其控制方法技术

本发明专利技术涉及电源控制电路技术领域，尤其是涉及一种基于极值控制的直流电源并联控制电路及其控制方法，该并联控制电路包括多个并联连接的直流电源模块，直流电源模块两端分别为输出正端Vout

【技术实现步骤摘要】
一种基于极值控制的直流电源并联控制电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电源控制电路
，尤其是涉及一种基于极值控制的直流电源并联控制电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]通常在涉及到对电能的高需求，例如工业生产中的大型机械设备、发电厂、电网输电系统、医疗设备、矿山设备、船舶动力系统等。在这些场合中，需要可靠而高效地提供大功率或超大功率的电源。为满足大功率和超大功率供电的需求，电源技术和系统集成技术一直在不断发展。
[0003]而在大功率和超大功率供电场合，采用多台电源并联使用已很常见。通过将多台电源并联，可以将它们的输出电流和功率相加，从而实现更高的输出能力。这对于一些对电能需求较高的应用场合非常重要，例如工业生产设备、电网输电、医疗设备等。并联使用多台电源还可以提供备用电源和冗余设计，以确保系统在其中一台电源故障时仍能正常工作。
[0004]但现有的并联方式存在诸多的缺陷与不足，包括以下方面：1、空载电压虚高：当多台电源并联时，如果它们的输出电压存在差异，可能会导致其中某些电源处于轻载或空载状态，导致空载电压虚高的问题。
[0005]2、动态响应差：并联电源系统的动态响应受到每个电源的响应速度和控制环路的影响。如果某些电源的响应速度较慢或控制环路不稳定，整个系统的动态响应可能受到影响。
[0006]3、启动时模块电流不受控：在启动时，如果多个电源同时投入工作，它们的电流可能不会得到良好的控制，可能会出现电流突增或波动的情况。这可能对系统和负载造成不稳定性。
[0007]4、稳压精度差：并联使用多台电源时，由于电源之间的匹配性差异、控制系统的误差积累等原因引起，可能会存在输出电压的稳定性和精度问题。
[0008]综上可知，传统并联方式在使用后会严重降低输出电源的输出特性指标。

技术实现思路

[0009]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于极值控制的直流电源并联控制电路及其控制方法。
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种基于极值控制的直流电源并联控制电路，该并联控制电路包括多个并联连接的直流电源模块，直流电源模块两端分别为输出正端Vout
n
+与输出负端Vout
n
‑
；其中，多个直流电源模块的输出正端Vout
n
+经过并联连接合并为输出正端Vout+，输出正端Vout+接入负载，直流电源模块各自的输出负端Vout
n
‑
分别经过对应的模块电流采样分流器后保持并联连接，多个输出负端Vout
n
‑
合并为输出负端Vout
‑
并接入负载；多个
直流电源模块之间通过母线电流信号Vcs
‑
bus保持连接。
[0011]在其中一个实施例中，直流电源模块包括：模块电压采样单元、模块电流采样分流器、电流增益放大器、电流母线缓冲放大器、电流本地缓冲放大器、均流误差放大器及电流修正电路。
[0012]其中，模块电压采样单元一端与输出正端Vout
n
+连接，模块电压采样单元另一端分别与模块电流采样分流器一端、电流增益放大器正相输入端及输出负端Vout
n
‑
连接，且模块电压采样单元向电流修正电路输入采样电压Vsen，模块电流采样分流器另一端与电流增益放大器负相输入端连接，电流增益放大器输出端与电流母线缓冲放大器正相输入端连接，电流母线缓冲放大器输出端与均流误差放大器正相输入端连接，电流母线缓冲放大器正相输入端与电流本地缓冲放大器正相输入端连接，电流本地缓冲放大器输出端与均流误差放大器负相输入端连接，均流误差放大器正相输入端输出母线电流信号Vcs
‑
bus，均流误差放大器输出端与电流修正电路另一端连接，电流修正电路与输出负端Vout
n
‑
并联连接。
[0013]在其中一个实施例中，模块电压采样单元，用于对输出电流与输出电压进行采样与测量，并输出采样电压Vsen。
[0014]在其中一个实施例中，模块电流采样分流器，用于对本地直流电源模块的输出电流进行采样分流，并将输出电流转换为电压信号。
[0015]在其中一个实施例中，电流增益放大器的闭环增益效果为50
‑
100倍，用于将经过模块电流采样分流器分流的弱小电流或电压信号放大至0
‑
10V。
[0016]在其中一个实施例中，电流母线缓冲放大器的增益为1，用于将经过增益放大后的电压信号通过二极管D1与其他直流电源模块中相同属性的电压信号合并为母线电流信号Vcs
‑
bus；其中，将多个直流电源模块之间传输母线电流信号Vcs
‑
bus的连接线作为母线，二极管D1用于使母线仅选择所有直流电源模块通道上电压的最大值，作为并联控制电路的极值。
[0017]在其中一个实施例中，电流本地缓冲放大器的增益为1，用于将经过电流增益放大器放大输出的电压信号利用阻抗变换生成本地直流电源模块的电流参考信号Vcs
‑
ref。
[0018]在其中一个实施例中，均流误差放大器包括正相输入端、反相输入端及输出端，母线电流信号Vcs
‑
bus经过正相输入端进行输入，电流参考信号Vcs
‑
ref经过反相输入端进行输入；当电流参考信号Vcs
‑
ref低于母线电流信号Vcs
‑
bus时，均流误差放大器的输出端得到一个正电压信号Vs
‑
adj，并输入至电流修正电路进行下一级处理实现本地直流电源模块输出电压的修正；当电流参考信号Vcs
‑
ref高于母线电流信号Vcs
‑
bus时，均流误差放大器的输出端为负值，二极管D2进行隔离，终止输出。
[0019]在其中一个实施例中，电流修正电路包括光电耦合器OC1与电压采样分流电阻Rvb1，正电压信号Vs
‑
adj驱动光电耦合器OC1，光电耦合器OC1的输出集电极通过电阻Rvb1对本地直流电源模块的电压环路的采样电压Vsen分流，使采样电压Vsen的分量比例减少，本地直流电源模块的电压负反馈系统使最终的输出电流趋向电流最大值的直流电源模块的电流水平，实现并联控制中直流电源模块的均流目的。
[0020]第二方面，本专利技术还提供了一种基于极值控制的直流电源并联控制电路的控制方法，该控制方法包括以下步骤：S1、利用模块电流采样分流器对本地直流电源模块的输出电流进行采样与分流，并将输出电流转换为电压信号输入至电流增益放大器；S2、电流增益放大器将输入的电压信号放大至0
‑
10V；S3、电流母线缓冲放大器获取放大后的电压信号，并将该电压信号与其他直流电源模块中相同属性的电压信号合并为母线电流信号Vcs
‑
bus；S4、利用电流本地缓冲放大器获取电流增益放大器放大后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于极值控制的直流电源并联控制电路，其特征在于，该并联控制电路包括多个并联连接的直流电源模块，所述直流电源模块两端分别为输出正端Vout
n
+与输出负端Vout
n
‑
；其中，多个所述直流电源模块的所述输出正端Vout
n
+经过并联连接合并为输出正端Vout+，所述输出正端Vout+接入负载；所述直流电源模块各自的所述输出负端Vout
n
‑
分别经过对应的模块电流采样分流器后保持并联连接，多个所述输出负端Vout
n
‑
合并为输出负端Vout
‑
并接入负载；多个所述直流电源模块之间通过母线电流信号Vcs
‑
bus保持连接。2.根据权利要求1所述的一种基于极值控制的直流电源并联控制电路，其特征在于，所述直流电源模块包括：模块电压采样单元、模块电流采样分流器、电流增益放大器、电流母线缓冲放大器、电流本地缓冲放大器、均流误差放大器及电流修正电路；其中，所述模块电压采样单元一端与所述输出正端Vout
n
+连接，所述模块电压采样单元另一端分别与所述模块电流采样分流器一端、所述电流增益放大器正相输入端及所述输出负端Vout
n
‑
连接，且所述模块电压采样单元向所述电流修正电路输入采样电压Vsen，所述模块电流采样分流器另一端与所述电流增益放大器负相输入端连接，所述电流增益放大器输出端与所述电流母线缓冲放大器正相输入端连接，所述电流母线缓冲放大器输出端与所述均流误差放大器正相输入端连接，所述电流母线缓冲放大器正相输入端与所述电流本地缓冲放大器正相输入端连接，所述电流本地缓冲放大器输出端与所述均流误差放大器负相输入端连接，所述均流误差放大器正相输入端输出母线电流信号Vcs
‑
bus，所述均流误差放大器输出端与所述电流修正电路另一端连接，所述电流修正电路与所述输出负端Vout
n
‑
并联连接。3.根据权利要求2所述的一种基于极值控制的直流电源并联控制电路，其特征在于，所述模块电压采样单元，用于对输出电流与输出电压进行采样与测量，并输出采样电压Vsen。4.根据权利要求3所述的一种基于极值控制的直流电源并联控制电路，其特征在于，所述模块电流采样分流器，用于对本地直流电源模块的输出电流进行采样分流，并将输出电流转换为电压信号。5.根据权利要求4所述的一种基于极值控制的直流电源并联控制电路，其特征在于，所述电流增益放大器的闭环增益效果为50
‑
100倍，用于将经过所述模块电流采样分流器分流的弱小电流或电压信号放大至0
‑
10V。6.根据权利要求5所述的一种基于极值控制的直流电源并联控制电路，其特征在于，所述电流母线缓冲放大器的增益为1，用于将经过增益放大后的所述电压信号通过二极管D1与其他直流电源模块中相同属性的电压信号合并为母线电流信号Vcs
‑
bus；其中，将多个所述直流电源模块之间传输所述母线电流信号Vcs
‑
bus的连接线作为母线，所述二极管D1用于使母线仅选择所有直流电源模块通道上电压的最大值，作为并联控制电路的极值。7.根据权利要求6所述的一种基于极值控制的直流电源并联控制电路，其特征在于，所述电流本地缓冲放大器的增益为1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨迎春，张艳，
申请(专利权)人：洛仪科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：