并聯(lián)冗余電源的均流控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種并聯(lián)冗余電源的均流控制方法，包括：均流母線分別與電源主模塊和備份模塊相連接，當(dāng)電阻兩端電壓存在電壓差時(shí)，均流控制器分別比較母線與所述電源主模塊和備份模塊輸出的檢測(cè)電流，獲得均流控制器的電壓Uc；將均流控制器的電壓Uc和基準(zhǔn)電壓Ur進(jìn)行比較大小，獲得輸出電壓Ur’，并將該輸出電壓Ur’與反饋電壓Uf比較放大，獲得反饋電壓Ue，通過(guò)反饋電壓Ue來(lái)調(diào)節(jié)和控制所述電源主模塊和備份模塊的電壓，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主回路電流的均流控制?？朔皟煞N均流技術(shù)電路復(fù)雜以及電路穩(wěn)定性差的不足，保持供電模塊輸出電流強(qiáng)度保持不變，能夠很好地適應(yīng)負(fù)載大小的變化。
【專利說(shuō)明】并聯(lián)冗余電源的均流控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種并聯(lián)冗余電源的均流控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高效率高可靠結(jié)構(gòu)緊湊的電源一直是人們追求的目標(biāo)，采用集成開(kāi)關(guān)電源模塊實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓并通過(guò)并聯(lián)供電增大功率的電源設(shè)計(jì)無(wú)疑是一種較好的設(shè)計(jì)選擇，且可以兼顧電源的冗余度。因?yàn)殡娫茨K間相互獨(dú)立工作，若其中任一模塊出現(xiàn)故障，不會(huì)立即導(dǎo)致供電中斷，而備用模塊在控制下可以迅速切入供電，恢復(fù)正常使用。電路設(shè)計(jì)時(shí)需采用均流技術(shù)，結(jié)合冗余結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)。
[0003]目前市場(chǎng)上主流的并聯(lián)電源方法有:
[0004]1.冗余結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)為目前最常用的冗余結(jié)構(gòu)，旨在提升電源系統(tǒng)的可靠性及可維護(hù)性。即在電源系統(tǒng)中采用N+m個(gè)功能相同的電源模塊，N+m代表總模塊數(shù)，N代表提供電量所需模塊數(shù)，m代表冗余備份模塊數(shù)。
[0005]冗余結(jié)構(gòu)可以使系統(tǒng)的可靠性大幅提高，但并不是意味著冗余模塊數(shù)量越多越好，若無(wú)限度的增加冗余模塊數(shù)量，會(huì)導(dǎo)致模塊處于輕載，造成資源浪費(fèi)且系統(tǒng)連接更為復(fù)雜，維護(hù)成本更高，要適當(dāng)考慮冗余模塊的數(shù)量才可行。
[0006]2.并聯(lián)均流方法:(I)人為指定一個(gè)主模塊來(lái)控制電壓，迫使其余模塊像電流源一樣工作。由于誤差電壓和負(fù)載電流成比例，所以誤差放大器會(huì)迫使所有模塊輸出等量電流來(lái)達(dá)到負(fù)載均衡。特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，無(wú)須外圍控制電路，但從模塊均需與主模塊相連，使連線復(fù)雜，易產(chǎn)生噪聲，尤其若主模塊故障，系統(tǒng)將直接崩潰，有悖于冗余電源的設(shè)計(jì)初衷。
[0007](2)外加均流控制法:此方法在每個(gè)模塊控制電路中需要特殊的控制器來(lái)檢測(cè)各模塊電流情況，如圖1所示，均流控制器輸出Uc與基準(zhǔn)電壓Ur和反饋電壓Uf綜合后，輸出控制信號(hào)Uc，最終控制PWM和功率器件，從而實(shí)現(xiàn)均流。
[0008]上述兩種均流技術(shù)電路復(fù)雜以及電路穩(wěn)定性差的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而提出的一種并聯(lián)冗余電源的均流控制方法，解決了電路復(fù)雜以及電路穩(wěn)定性差的不足的問(wèn)題。
[0010]一種并聯(lián)冗余電源的均流控制方法，包括:均流母線分別與電源主模塊和備份模塊相連接，當(dāng)電阻兩端電壓存在電壓差時(shí)，均流控制器分別比較母線與所述電源主模塊和備份模塊輸出的檢測(cè)電流，獲得均流控制器的電壓Uc ;將均流控制器的電壓Uc和基準(zhǔn)電壓Ur進(jìn)行比較大小，獲得輸出電壓Ur’，并將該輸出電壓Ur’與反饋電壓Uf比較放大，獲得反饋電壓Ue，通過(guò)反饋電壓Ue來(lái)調(diào)節(jié)和控制所述電源主模塊和備份模塊的電壓，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主回路電流的均流控制。
[0011]進(jìn)一步的，在所述均流母線分別與電源主模塊和備份模塊相連接之前，電源上電復(fù)位后，分配主模塊和備份模塊；在并聯(lián)冗余電源使用過(guò)程中，當(dāng)主模塊出現(xiàn)故障，單片機(jī)檢測(cè)到支路電壓突變時(shí)，單片機(jī)將備份模塊的開(kāi)關(guān)端對(duì)應(yīng)的I/O 口輸出為低電平，啟動(dòng)備份模塊進(jìn)行供電，并將故障模塊對(duì)應(yīng)的I/o 口接入高電平，退出供電。
[0012]進(jìn)一步的，在電源上電復(fù)位之前，還包括將電源主模塊和備用模塊與負(fù)載的連接線設(shè)置相同長(zhǎng)度和橫截面的導(dǎo)線，并設(shè)置電源主模塊和備用模塊同時(shí)輸出的電壓加載在一個(gè)公共的接線端上。
[0013]本發(fā)明的效果:克服之前兩種均流技術(shù)電路復(fù)雜以及電路穩(wěn)定性差的不足，保持供電模塊輸出電流強(qiáng)度保持不變，能夠很好地適應(yīng)負(fù)載大小的變化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種均流控制方法的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種冗余電源切換的方法流程圖；
[0017]圖3本發(fā)明實(shí)施例提供的并聯(lián)冗余電源的均流控制方法的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖4位本發(fā)明實(shí)施例提供的電源負(fù)載連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述:
[0020]對(duì)于一些需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷操作、高可靠的系統(tǒng)，如基站通信設(shè)備、服務(wù)器等，往往需要高可靠的電源供應(yīng)。冗余電源設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵部分，在高可用系統(tǒng)中起著重要作用。冗余電源一般配置2個(gè)以上電源。當(dāng)I個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，其他電源可以立刻投入，不中斷設(shè)備的正常運(yùn)行。
[0021]本發(fā)明的技術(shù)方案對(duì)于冗余模塊的數(shù)量對(duì)系統(tǒng)影響進(jìn)行分析，通過(guò)matlab仿真綜合測(cè)試最終研究在一般供電系統(tǒng)中N設(shè)置為3，n設(shè)置為2的時(shí)候系統(tǒng)綜合性能相對(duì)較強(qiáng)。穩(wěn)定性也較好，在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的使用性。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明提供了一種冗余電源切換的方法，電源上電復(fù)位，并分配主模塊和備份模塊，在并聯(lián)冗余電源使用過(guò)程中，當(dāng)主模塊出現(xiàn)故障，單片機(jī)檢測(cè)到支路電壓突變時(shí)，單片機(jī)將備份模塊的開(kāi)關(guān)端對(duì)應(yīng)的I/O 口輸出為低電平，啟動(dòng)備份模塊進(jìn)行供電，這樣備份模塊就可以介入供電了，并將故障模塊對(duì)應(yīng)的I/O 口接入高電平，退出供電過(guò)程，不管是在進(jìn)行冗余電源切換前，還是冗余電源切換前，都需要通過(guò)平均電流法控制并聯(lián)冗余電源主電路的電流。通過(guò)平均電流發(fā)可以解決主模塊和備份模塊均勻負(fù)擔(dān)負(fù)載功率的問(wèn)題，通過(guò)使用平均電流發(fā)使各模塊的輸出電壓一致。由于各個(gè)模塊的輸出是通過(guò)共用母線加到負(fù)載上的，這相當(dāng)于各個(gè)模塊共同負(fù)擔(dān)同一個(gè)負(fù)載，所以，各模塊的輸出負(fù)載功率因數(shù)只取決于母線上總的負(fù)載的功率因數(shù)，因此，各模塊的輸出功率因數(shù)相同，在均流時(shí)不必再區(qū)分有功和無(wú)功，只對(duì)模塊的總輸出電流進(jìn)行均流即可。由于單片機(jī)響應(yīng)速度很快，已處于接入狀態(tài)，啟動(dòng)迅速，出現(xiàn)電壓波動(dòng)很小，系統(tǒng)基本平穩(wěn)運(yùn)行。[0023]下面具體介紹采用一種平均電流法控制并聯(lián)冗余電源主電路中的電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的均流控制，如圖3所示。
[0024]此方法無(wú)需外部控制器，只需一條均流母線和各電源模塊(S卩，電源主模塊和電源備模塊)連接即可。圖3為系統(tǒng)的均流示意圖，當(dāng)電阻R兩端電壓為0時(shí)，主回路電流就實(shí)現(xiàn)了均流，當(dāng)電阻兩端電壓存在電壓差時(shí)，均流控制器比較母線和功率器件輸出的檢測(cè)電流，獲得均流控制器的電壓Uc，并將均流控制器的電壓Uc和基準(zhǔn)電壓Ur進(jìn)行比較大小，獲得輸出電壓Ur’，并將該輸出電壓Ur’與反饋電壓Uf比較放大，獲得反饋電壓Ue，通過(guò)反饋電壓Ue來(lái)調(diào)節(jié)和控制功率器件的電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主回路電流的均流控制。
[0025]電源并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，各電源的輸出端電壓不能直接地連接，這樣連接的終端會(huì)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象。如圖4所示。在電源上電復(fù)位之前，還包括:將電源主模塊和備用模塊與負(fù)載的連接線設(shè)置相同長(zhǎng)度和橫截面的導(dǎo)線，并設(shè)置電源主模塊和備用模塊同時(shí)輸出的電壓加載在一個(gè)公共的接線端上。這樣保證每個(gè)電源不會(huì)在傳輸導(dǎo)線上產(chǎn)生不同的電壓降，避免輸出回路電流的產(chǎn)生。
[0026]上述本發(fā)明的均流控制方法中，該方案的只需要通過(guò)一條均流母線即可實(shí)現(xiàn)均流，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)電阻R兩端電壓為0時(shí)，即實(shí)現(xiàn)電流的均流控制，當(dāng)電阻R兩端出現(xiàn)電壓差時(shí)，電壓作用于均流控制器通過(guò)反饋電壓Ue實(shí)現(xiàn)對(duì)主回路電流的均流控制。這樣克服之前兩種均流技術(shù)電路復(fù)雜以及電路穩(wěn)定性差的不足，保持供電模塊輸出電流強(qiáng)度保持不變，能夠很好地適應(yīng)負(fù)載大小的變化。
【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)冗余電源的均流控制方法，其特征在于，包括:均流母線分別與電源主模塊和備份模塊相連接，當(dāng)電阻兩端電壓存在電壓差時(shí)，均流控制器分別比較母線與所述電源主模塊和備份模塊輸出的檢測(cè)電流，獲得均流控制器的電壓Uc ;將均流控制器的電壓Uc和基準(zhǔn)電壓Ur進(jìn)行比較大小，獲得輸出電壓Ur，，并將該輸出電壓Ur，與反饋電壓Uf比較放大，獲得反饋電壓Ue，通過(guò)反饋電壓Ue來(lái)調(diào)節(jié)和控制所述電源主模塊和備份模塊的電壓，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主回路電流的均流控制。
2.如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)冗余電源的均流控制方法，其特征在于，在所述均流母線分別與電源主模塊和備份模塊相連接之前，電源上電復(fù)位后，分配主模塊和備份模塊；在并聯(lián)冗余電源使用過(guò)程中，當(dāng)主模塊出現(xiàn)故障，單片機(jī)檢測(cè)到支路電壓突變時(shí)，單片機(jī)將備份模塊的開(kāi)關(guān)端對(duì)應(yīng)的I/O 口輸出為低電平，啟動(dòng)備份模塊進(jìn)行供電，并將故障模塊對(duì)應(yīng)的I/O 口接入高電平，退出供電。
3.如權(quán)利要求2所述的并聯(lián)冗余電源的均流控制方法，其特征在于，在電源上電復(fù)位之前，將電源主模塊和備用模塊與負(fù)載的連接線設(shè)置相同長(zhǎng)度和橫截面的導(dǎo)線，并設(shè)置電源主模塊和備用模塊同時(shí)輸出的電壓加載在一個(gè)公共的接線端上。
【文檔編號(hào)】H02J9/06GK103683479SQ201310719239
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】汪祖民, 鄭義 申請(qǐng)人:大連大學(xué)