蓋忠偉+++程林林

摘 要：利用多臺中/小功率的電源并聯(lián)，不僅可以達(dá)到負(fù)載功率要求，降低應(yīng)力；而且還可以應(yīng)用冗余技術(shù)，提高系統(tǒng)的可靠性。為了使直流電源并聯(lián)系統(tǒng)可靠工作，必須采取有效的均流控制措施，保證系統(tǒng)各模塊近似均分負(fù)載電流。

關(guān)鍵詞：直流電源；并聯(lián)均流；模塊化

1 模塊化直流電源并聯(lián)的優(yōu)勢

為適應(yīng)大功率供電系統(tǒng)負(fù)載安全性的考慮，開始對分布式電源系統(tǒng)進(jìn)行初步研究。傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)為提高供電的可靠性，每個負(fù)載需要備有兩套完全一樣的電源設(shè)備，其成本增加了一倍。分布式電源系統(tǒng)利用新電源系統(tǒng)，可以通過利用較小的電功率的電路，通過連接組合成大功率的電源系統(tǒng)，進(jìn)行分布電源系統(tǒng)的時候，要保證電源體系的獨(dú)立性，并保證根據(jù)用戶的實(shí)際要求提高電源使用的效率，使電源系統(tǒng)的體積、重量大為降低。

2 并聯(lián)均流控制方法的介紹

（1）輸出阻抗法（droop法）并聯(lián)的各模塊的外特性呈下垂特性，負(fù)載越重，輸出電壓越低。在并聯(lián)時，外特性硬（內(nèi)阻?。┑哪K輸出電流大；外特性軟的模塊輸出電流小。輸出阻抗法的思路是，設(shè)法將外特性硬（內(nèi)阻小、斜率?。┑耐馓匦孕甭收{(diào)整得接近外特性軟的模塊，使得兩個模塊的電流分配接近均勻?？梢院唵蔚睦斫獬奢敵鲭娏髟酱螅K輸出電壓會越低，這樣兩個模塊并聯(lián)在一起，原來輸出電壓高的模塊，由于輸出電流的增加，模塊輸出電壓降低，自然就無法輸出更多的電流，那么電流就由其余模塊提供了。

（2）主從設(shè)置法就是說根據(jù)設(shè)置的電路版塊，根據(jù)設(shè)置的模式，跟隨設(shè)置的主要版塊模式，從各個電流進(jìn)行統(tǒng)一的分析，需要根據(jù)主模塊的電流進(jìn)行分析，保證電流的均流。需要人為設(shè)置一個主模塊，所有模塊以該模塊為參考，輸出電流。在對工作模式的作用下，設(shè)置單元分類，其中一個單元就是對工作電流的分配方式，保障其余單元電流的工作效果，實(shí)際上就是對原來的電壓和電流之間的電流進(jìn)行控制，也就是說電壓控制的電流源。這種均流方式最大的缺點(diǎn)就是，主模塊是我們設(shè)計(jì)過程中指定的，如果工作過程中主模塊發(fā)生問題，那么整套系統(tǒng)將癱瘓。

（3）平均電流法這也就是對每個模塊取相應(yīng)的平均電流模塊，對于各個模塊之間設(shè)置電流的調(diào)節(jié)輸出電流，因此達(dá)到有效的均流的效果。首先要得到一個平均電流，對于電流的設(shè)置中，要對模塊的總數(shù)進(jìn)行分析，其中各個模塊之間的電流需要進(jìn)行有效分析，對于電流相對較大的時候，要對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。在平均電流法中，將所有模塊的輸出電流，通過一個電阻接到一起，就可以得到所有模塊輸出電流的平均值，這個點(diǎn)我們稱之為均流母線。如果V1～V4分別是四臺模塊的輸出電流值，只要R1～R4選值一樣，則A點(diǎn)電壓值就是（V1+V2+V3+V4）/4，也就是均流母線上的電壓值就是所有模塊輸出電流的平均值。我們采用簡單的LM324，就可以實(shí)現(xiàn)平均電流均流法，VI代表本模塊輸出電流，通過一個1K的電阻引出到均流母線，均流母線上的電壓為所有并聯(lián)模塊輸出電流的平均值，當(dāng)模塊單獨(dú)工作的時候，均流母線是懸空的，運(yùn)放輸入是高阻態(tài)，所以本模塊電流VI與均流母線上電壓一致，也就是本模塊電流與均流母線電流沒有偏差，整個電路輸出電壓（N104的1腳）為0V。這個時候通過設(shè)置R1R2的值，可以得到模塊自身的輸出電壓，當(dāng)模塊并聯(lián)工作的時候，如果本模塊輸出電流小于平均電流，即VI電壓小于均流母線電壓，則經(jīng)過查分放大及后級放大電路后，在1腳可以得到一個VI與均流母線電壓誤差90倍放大后的電壓值，且輸出電壓為正，這樣就會抬高Vref的電壓值，從而提高模塊輸出電壓，增加模塊輸出電流。如果本模塊輸出電流大于平均電流，就會輸出一個低的電壓，降低基準(zhǔn)，從而調(diào)低輸出電壓。

（4）峰值電流法將平均值均流法連到均流母線的電阻改為二極管。由于二極管的單向?qū)щ娦?，參與調(diào)節(jié)的模塊是各模塊中的輸出電流最大的模塊，且這個最大電流模塊是隨機(jī)的，就變成了峰值電流均流法。模塊自動選舉產(chǎn)生一位主模塊，其余所有模塊電流向該模塊靠攏，企圖達(dá)到主模塊的電流。平均電流均流法中，連接到均流母線的電阻換成二極管假設(shè)有N個模塊并聯(lián)，模塊輸出電流對應(yīng)的電壓分別為V1V2…Vn，很明顯可以看到，均流母線上體現(xiàn)的將是模塊輸出電流最大的模塊的電壓Vx。這個模塊我們稱之為主模塊，電路會調(diào)整所有模塊輸出電流向主模塊對應(yīng)的電流靠近，但由于均流母線電壓與主模塊電流對應(yīng)的電壓相差一個二極管壓降，所以從模塊輸出電流永遠(yuǎn)是緊跟主模塊，但超不過主模塊。與主從設(shè)置法比較，這種均流方式里面的主模塊，是由并聯(lián)模塊自己選就產(chǎn)生的，所以這種均流方式，也稱為民主均流模式。當(dāng)主模塊故障的時候，在其余模塊里會再次選舉產(chǎn)生一個模塊作為主模塊，系統(tǒng)仍可以正常工作。

3 幾種均流控制方法優(yōu)缺點(diǎn)對比

控制方式的設(shè)置的好壞也就對輸出的電壓進(jìn)行直接控制，在對較小的電流的時候需要保證分配的差異性，出現(xiàn)的電流保持穩(wěn)定。（1）對于導(dǎo)致電壓模塊出現(xiàn)下降的時候，對于電流均流的精度相對較低。（2）其中各個模塊的進(jìn)行有效的串聯(lián)。（3）對于不同的定額功率的模塊要實(shí)現(xiàn)有效的設(shè)置精度的分析，控制結(jié)構(gòu)簡單，對于模塊出現(xiàn)的故障，整個系統(tǒng)也就會出現(xiàn)嚴(yán)重的問題，不適于冗余并聯(lián)系統(tǒng)；同時電壓環(huán)境工作的要求較高，容易產(chǎn)生超生等干擾，主從模塊有聯(lián)系，模塊間連線復(fù)雜平均電流法使用的效果比較好，可以很好的保證均流的要求，可以有效的構(gòu)成冗余系統(tǒng)，均流模塊數(shù)理論上可以不限。同時對于均流的母線出現(xiàn)故障的時候，可以有效的保證母線的電壓的降低，從而使模塊輸出的電壓降低，達(dá)到使用的要求，對于整個系統(tǒng)出現(xiàn)的故障可以保證最大電流法均流效果較好，易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確均流；有成熟的芯片，如uc3902（8腳，外圍結(jié)構(gòu)很簡單），uc3907（16腳）。

4 結(jié)束語

想要實(shí)現(xiàn)多個模塊電源的并聯(lián)均流輸出，可以采用不同的方法來完成并聯(lián)設(shè)計(jì)。各種均流控制方法各有其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，這就要求我們電氣工程師根據(jù)實(shí)際使用場合來進(jìn)行選擇使用。

參考文獻(xiàn)

[1]趙麗娟.模塊式大功率直流電源并聯(lián)均流技術(shù)的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2012.

[2]路秋虎.電源并聯(lián)均流技術(shù)[J].通訊電源技術(shù)，2000.