
開關(guān)電源一般工作在20kHz以上的高頻區(qū)域,其主功率開關(guān)管必須有很高的開關(guān)頻率。但功率器件開關(guān)頻率的提高會嚴重地影響其容量的增大,從而制約開關(guān)電源輸出功率的擴展。單個開關(guān)電源模塊的最大輸出容量只有幾千瓦,顯然,對某些大功率用電設(shè)備,就必須將多個電源模塊并聯(lián)運行。
目前,在通信系統(tǒng)中,直流供電系統(tǒng)正在由傳統(tǒng)的集中供電方式向分布式方式發(fā)展,這種電源將原來集于一個機殼內(nèi)的AC/DC變換各環(huán)節(jié)分成若干個分立的DC/DC模塊,在不同場合供給不同負載用電。由于多個DC/DC模塊并聯(lián)運行共同分擔負載功率,故單個模塊的輸出功率可不必太大,這又為開關(guān)頻率的提高創(chuàng)造了有利條件,模塊的功率密度亦相應提高,從而有效減小電源體積,降低電源重量。同時,由于功率不大,各模塊中功率開關(guān)器件的電流應力減小,系統(tǒng)可靠性提高。分布式電源系統(tǒng)還可方便地實現(xiàn)iV+n冗余和熱更換,便于靈活擴展和產(chǎn)品標準化。由于并聯(lián)運行的各模塊的特性不可能完全一致,外特性好的模塊承擔更多的電流,為電力電子器件、電子電源技術(shù)及功率變換技術(shù)。
何湘寧,博導,研究方向為電力電子技術(shù)及其工業(yè)應用、新能源技術(shù)。
甚至過載,從而使某些外特性差的模塊運行于輕載甚至空載狀態(tài),這會增大電流模塊的熱應力,直接影響系統(tǒng)的可靠性。因此,模塊并聯(lián)運行時需采取均流措施,保證模塊間電流應力和熱應力的均勻分配,防止一臺或多臺模塊運行在電流極限狀態(tài),這對維持電源的正常運行非常關(guān)鍵。
1常規(guī)均流控制原理開關(guān)電源模塊并聯(lián)運行時的均流控制法可分為:(1)內(nèi)部均流法。在模塊內(nèi)部采取均流措施,自動調(diào)節(jié)電流均衡。(2)模塊間均流法。通過外部均流控制器來調(diào)節(jié)各模塊的電流,實現(xiàn)電流均衡的方法。由于內(nèi)部均流法易于實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展,因而具有更大的優(yōu)越性。本文采用最大值均流法m進行均流控制,如。這種方法采用最大值比較器,各并聯(lián)模塊中輸出電流最大的模塊自動成為主模塊,其輸出電流轉(zhuǎn)化成的電壓信號V,送至均流母線,即正參數(shù)、調(diào)整輸出,以達電流均衡。
2均流控制的廿算機實現(xiàn)常規(guī)的均流控制采用以運放UC3907)來實現(xiàn),不利于提高系統(tǒng)可靠性和實現(xiàn)控制數(shù)字化。本文用87C196KC型單片機121進行充電電源模塊間均流控制。
2.1恒流充電時的均流控制當充電電源處于主充狀態(tài)時,要求其輸出電流恒定,這可依靠采用電流雙閉環(huán)控制來實現(xiàn),如。系統(tǒng)監(jiān)控模塊負責外環(huán)控制,其控制輸出量作為內(nèi)環(huán)充電控制4的電流給定值,與充電模塊輸出電流反饋值比較后調(diào)節(jié)PWM輸出,從而使充電電流恒定。當模塊增減時,由外環(huán)調(diào)整模塊電流給定值,從而使各充電模塊輸出電流發(fā)生變化,以穩(wěn)定負載電流。
2.2恒壓充電時的均流控制為恒壓充電控制方框圖。
當充電電源處于均充和浮充狀態(tài)時,為恒壓充電方式。此時,要求各充電模塊的輸出電壓均保持恒定不變??刂频姆椒ㄊ遣捎秒妷弘p閉環(huán)控制,由系統(tǒng)監(jiān)控模塊設(shè)定各充電模塊的電壓給定值,再將各模塊輸出電壓的反饋值與參嵩性ti程控直流電源研制展禽暴一噲筑(集團)公司安裝司10051)劉昌云介紹的高性能可程控直流電源采用優(yōu)質(zhì)VICOR開關(guān)電源模塊,單片機驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換電路,能智能控制。該電源輸出可調(diào)范圍寬,負載特性好,功率大,體積小,有IEEE488接口,操作簡便,使用靈活,工作穩(wěn)定,在維修、檢及電子測量系統(tǒng)中已得到廣泛使用。
0引言在維修、檢測及測控系統(tǒng)中,通常需不同直流電源電壓。一般多是外部配備直流穩(wěn)壓電源,或提供多部電源以產(chǎn)生所需電壓。但直流穩(wěn)壓電源功率有限,最大電流一般是3~5A,不能適應某些大功率要求;多電源配置造成儀器過多,操作不便,筆者研制一種電壓輸出程控大功率直流電源可展能力強。
1工作原理本直流電源采用高性能的VICOR電源模塊作為電源主部件;D/A轉(zhuǎn)換、測量控制,以及正EE488接口電路,構(gòu)成系統(tǒng)控制核心。電源部分組成。VICOR電源模塊(以V375A28C600A為例)為375V輸入,28V輸出,600WDC-DC變換器,除采用成熟的元器件外,還應用了第2代電源工藝、控制、包裝技術(shù),性能優(yōu)良,靈活性強,效率高。鍍腔鐵芯耦合減小了雜散電容及噪聲、高頻ZCS/ZVS開關(guān),先進的半導體封裝,可靠的熱設(shè)計保證高功率密度下溫度慢變化,考值比較,得到一誤差量,經(jīng)PID運算處理后作為控制變量調(diào)整充電模塊的PWM輸出,從而維持電壓恒定。
2.3單片機接口電路由前所述,當高頻開關(guān)充電電源處于主、浮或均充狀態(tài)時,其均流控制都是依靠均流控制器輸出控制量修正充電模塊電流或電壓基準值來完成的。均流控制的單片機實現(xiàn)框圖如。
3結(jié)論(1)運用最大值均流原理,系統(tǒng)的運行不受某單個開關(guān)電源模塊的影響,穩(wěn)定性好,調(diào)整方便;(2)在恒流和恒壓輸出條件下,都能自主均流;(3)用高性能的87C196KC型16位單片機作高頻開關(guān)充電電源的主控制器,性價比優(yōu)越,運算速度快、精度高,監(jiān)控的實時性強,還可通過接口進行遠程通信,便于整個系統(tǒng)的智能化。
87C196KC均流控制接口圖