一种电源均压均流装置及方法制造方法及图纸

一种电源均压均流装置及方法，使用外部控制器组建总线通讯网络，电源整机主要由多个功率模块串联或并联组成，其各个功率模块均与总线通讯网络连接，由外部控制器广播下发指令，各个功率模块按照指令中的各参数值调整各自电压反馈环路和电流反馈环路的电压基准，使得电源在满足稳压精度和稳流精度的基础上各个功率模块实现较好的均压度或均流度，各个功率模块可以上报本模块的状态信息，在外部控制器的控制下可以方便地实现模块冗余控制和热插拔。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，使用外部控制器组建总线通讯网络，电源整机主要由多个功率模块串联或并联组成，其各个功率模块均与总线通讯网络连接，由外部控制器广播下发指令，各个功率模块按照指令中的各参数值调整各自电压反馈环路和电流反馈环路的电压基准，使得电源在满足稳压精度和稳流精度的基础上各个功率模块实现较好的均压度或均流度，各个功率模块可以上报本模块的状态信息，在外部控制器的控制下可以方便地实现模块冗余控制和热插拔。【专利说明】
本专利技术涉及电源控制领域，具体涉及一种电源均压均流装置，还涉及一种电源均压均流方法。
技术介绍
在大功率电源中，为了获得大功率，特别是为了得到大电压或大电流输出时，经常采用多个功率模块串联或并联的方法。多个功率模块串并联能实现模块标准化，每个功率模块只输出较小功率，不但可以降低功率器件的选型难度，还可以应用冗余技术，实现热插拔，提高系统可靠性。然而在多个功率模块串联或并联中遇到的主要问题就是各个功率模块电压或电流不均的问题，特别在重载时，电压或电流不均会引起电源烧毁等严重后果。现有的并联均流和串联均压方案主要可以分为两类，一类是外加控制器法，另外一类是均流或均压母线法。现有的均压或均流母线法实现均压或均流方案不能实现热插拔和冗余技术，并且无法应用在需要上下级通讯的场合(如充电机)；而现有的外加控制器法实现均压或均流是由外加控制器调节各个功率模块的输出电压和电流，如申请号为201120120243.0的“逆变器DC-DC并联模块数字化均流装置”就属于外加控制器法均流，这类由外部控制器调节各个功率模块的输出电压和电流的方案存在模拟电平在多个模块间交互连接的问题，使得各个功率模块之间耦合较多，电压环路和电流环路易受到干扰，均压或均流精度难以保证，并且很难实现热插拔和冗余技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种电源均压均流装置，还提供一种电源均压均流方法。一种电源均压均流装置，包括接线端子、外部控制器和若干个功率模块，各个功率模块的输入端分别与输入电源连接，各个功率模块的输出端分别与接线端子连接并通过接线端子进行输出的串联或并联，外部控制器分别与接线端子的输出和各个功率模块连接； 所述的功率模块包括依次连接的输入整流模块、PFC模块、逆变模块、隔离变压器、输出整流模块和控制板； 控制板包括PFC驱动模块、逆变驱动模块、用于对PFC模块的输入进行采样的输入采样模块、用于对输出整流模块的输出进行采样的输出采样模块、用于与外部控制器通信的总线模块、用于根据外部控制器输出的控制信息生成电压基准信号Vref和电流基准信号Iref的处理器； PFC驱动模块根据输入米样模块的输入电压和输入电流信号对PFC模块进行驱动控制，逆变驱动模块根据输出采样模块采集到的信号对逆变模块进行驱动控制。如上所述的逆变驱动模块包括电压控制环路和电流控制环路，电压控制环路将电压基准信号Vref与输出采样模块采集的电压信号通过运算放大器获得电压误差信号，电流控制环路将电流基准信号Iref与输出采样模块采集的电流信号通过运算放大器获得电流误差信号，电压误差信号与电流误差信号取较低电平后经过线性光耦生成逆变驱动模块的反馈电压，驱动逆变模块。如上所述的功率模块可通过接收外部控制器的指令停止输出，实现热插拔。如上所述的功率模块对自身输入电压、输入电流、输出电压、输出电流进行米样，与各保护阈值比较，若采样值超过保护阈值则拉低逆变驱动模块内驱动芯片反馈端电压，截断输出，实现硬件保护，同时对上述采样信号进行处理，可以进行软件保护和信息上报到外部控制器。如上所述的外部控制器和功率模块之间通讯的有效数据包括工作模式、均流/均压度、稳压精度、稳流精度、工作模块指示、故障指示、设定电压、设定电流、实际电压、实际电流。如上所述的功率模块的输入端通过输入保护模块与输入电源连接；所述的接线端子的输出端通过输出保护模块进行输出。如上所述的功率模块包括以下工作模式: 并联恒压限流工作模式，各个功率模块的输出通过接线端子并联，Iref设定为限流值对应的电压值不变，此时电流反馈环路只实现过流限流功能；设定Vref为恒压值对应的电压，若实际输出电流比均流度要求的输出电流大，则减小Vref，其减小的幅度需要满足稳压精度的要求，使得功率模块实际输出电流减小；若实际输出电流比设定均流度要求的输出电流小，则增加Vref，增加的幅度需要满足稳压精度的要求，使得功率模块实际输出电流增加； 并联恒流限压工作模式，各个功率模块的输出通过接线端子并联，设定Vref为限压值对应的电压值不变，此时电压反馈环路只实现过压限压功能；设定Iref为恒流值对应的电压值，若实际输出电流比设定均流度要求的输出电流大，则减小Iref，减小的幅度需要满足稳流精度的要求，使得功率模块输出电流下降；若实际输出电流比设定均流度要求的输出电流小，则增加Iref，增加的幅度需要满足稳流精度的要求，使得功率模块输出电流上升；串联恒压限流工作模式，各个功率模块的输出通过接线端子串联，设定Iref为限流值对应的电压值不变，此时电流反馈环路只实现过流限流功能；设定Vref为恒压值对应的电压值，若实际输出电压比设定均压度要求的输出电压大，则减小Vref，减小的幅度需要满足稳压精度的要求，使得功率模块输出电压减小；若实际输出电压比设定均压度要求的输出电压小，则增加Vref，增加的幅度需要满足稳压精度的要求，使得功率模块实际输出电压上升; 串联恒流限压工作模式，各个功率模块的输出通过接线端子串联，设定Vref为限压值对应的电压值不变，此时电压反馈环路只实现过压限压功能；设定Iref为设定输出电压对应的电压值，若模块输出电压比均压度要求的输出电压大，则减小Iref，减小的幅度需要满足稳流精度的要求，使得功率模块输出电压减小；若实际输出电压比设定均压度要求的输出电压小，则增加Iref，增加的幅度需要满足稳流精度的要求，使得功率模块输出电压上升。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果: 1.本专利技术中电源外部控制器通过总线型通讯网络向各个功率模块下达各个参数，各个功率模块通过调节电压环路和电流环路的参考基准来满足稳压精度或稳流精度以及均压度或均流度的要求，电源内的各个功率模块之间没有模拟量的耦合，可以避免相互干扰对均压度或均流度的影响； 2.本专利技术的电源内各个功率模块之间耦合少，便于实现模块热插拔和冗余控制； 3.各个功率模块内部使用电压环路和电流环路，把电源工作模式分为四种，对应四种环路参考电压的调节方式，可以灵活方便地软件实现调节算法，在硬件上电压环路和电流环路均通过运算放大器进行PID计算，这样软件调节算法和环路硬件PID综合的方式，提高了系统的鲁棒性和响应效果。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术一种电源均压均流方法的总体结构图； 图2-1是外部控制器发给各个功率模块的有效数据； 图2-2是各个功率模块发给外部控制器的有效数据； 图3是本专利技术中各个功率模块的结构框图； 图4是本专利技术中各个功率模块的电压环路和电流环路控制框图。图中:1-输入保护模块；2_功率模块；3_总线网络；4_接线端子；5_外部控制器；6-显示操作接口 ；7_输出保护模块；201_输入整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源均压均流装置，其特征在于：包括接线端子、外部控制器和若干个功率模块，各个功率模块的输入端分别与输入电源连接，各个功率模块的输出端分别与接线端子连接并通过接线端子进行输出的串联或并联，外部控制器分别与接线端子的输出和各个功率模块连接；所述的功率模块包括依次连接的输入整流模块、PFC模块、逆变模块、隔离变压器、输出整流模块和控制板；控制板包括PFC驱动模块、逆变驱动模块、用于对PFC模块的输入进行采样的输入采样模块、用于对输出整流模块的输出进行采样的输出采样模块、用于与外部控制器通信的总线模块、用于根据外部控制器输出的控制信息生成电压基准信号Vref和电流基准信号Iref的处理器；PFC驱动模块根据输入采样模块的输入电压和输入电流信号对PFC模块进行驱动控制，逆变驱动模块根据输出采样模块采集到的信号对逆变模块进行驱动控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张东华，黄兴，梁金峰，万美政，李小兵，贺智轶，王媛，
申请(专利权)人：武汉中原电子集团有限公司，
类型：发明
国别省市：