专利名称：输入串联输出并联多模块直流变换器均压技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输入串联输出并联多模块直流变换器均压技术，属于功率变换中的直流变换器的控制技术。
背景技术：
目前，高电压输入低压大电流输出型的直流变换器在电解铝、轨道交通等行业得到广泛的应用。当采用单模块结构时，主电路功率管需选用高压开关管或多管串联。当选用高压功率管时，使整机成本高，而多管串联技术复杂只有少数公司掌握，因此，在高压输入的场合，常采用多模块串联的方式。为了提高变换器的效率和可靠性，针对高压输入大电流输出型直流变换器的拓扑和控制方法的研究有很多。随着电力电子技术的迅速发展，电力电子系统集成技术也成为了一个发展趋势。输入串联输出并联多模块直流变换器系统的关键问题是保证系统中各模块的输入端均压，输出自然均流。为了实现这个目的，当前已有多种方法来实现各个模块之间的均压均流控制，但都是基于复杂的控制策略来实现的，使用的元器件种类繁多。典型的如三环(电压环、电流环、均压环)控制，需各模块输入电压检测信号，电路复杂，控制难度高。本专利提出一种不用均压环控制，仅用稳压环和电流环， 变换器所有模块运行于同一驱动信号，在相同的占空比下工作，依靠模块间自然均压来实现均压均流，电路控制简单。并且可以在各个模块开始工作时，占空比缓慢增大，实现软开通；在系统正常工作时，如果有模块发生输入端短路故障，其它模块可以自动实现新的稳定工作状态。
发明内容
本发明提出一种新型的控制模式，用以解决输入串联输出并联多模块直流变换器的均压问题。该控制方法的特征在于各模块使用相同的驱动信号，在相同占空比下工作，电流采样为各模块输出电流的总电流采样。在这种控制模式下，稳态工作时各个模块输入电容上电压相同。当输入波动导致队>队，则输出电流L。ut_A> I。ut_B，而两模块同步运行，输入电流相等，必然导致模块A输入电容的Qbm,则Ua下降，UA,Ub趋于稳定。该分析同样适用于多个模块串并联组合应用。本专利采用相同占空比控制所有模块，电流采样为输出总电流，实现输入端各模块的均压，这种控制方法的优点是(1)该控制方法用于输入串联输出并联的多模块直流变换器，可以满足输入端各模块均压的需求，控制上使用双环控制，电路简单，实现容易。(2)该控制方法使用相同的占空比，开通时占空比缓慢变大，可以实现所有模块的软启动工作。(3)该控制方法用于输入串联输出并联的多模块直流变换器，当其中一个或多个模块输入端的开关管失效后而模块输入端被短路，各模块可重新达到稳态。因此，变换器可以根据要求而设计成n+m冗余组合，使得即使m个模块失效输入端被短路后变换器仍然能正常可靠的运行。
图1是输入串联输出并联多模块直流变换器系统控制示意图。图2是输入串联输出并联多模块直流变换器系统的控制框图。图1——图2的主要符号名称⑴(C1至Cn)——模块1至模块η的输入电容；(2) Uin，U0, u0, Uref——分别为输入电压，输出电压，输出端的电压采样，输出电压调节器的基准电压；(3) i0——直流变换器中各模块输出总电流的采样。
具体实施例方式图1为输入串联输出并联多模块直流变换器系统控制示意图，其中模块1至模块η 为η个单独的相同直流变换器模块，模块1至模块η在输入端分别于各自的输入电容C1至 Cn并联，各个模块的输出端并联，组成了输入串联输出并联多模块直流变换器系统。控制方式采用双环控制方案，输出电压采样与输出电压基准经过电压调节器，再与输出总电流采样经过电流调节器调节后进入控制器产生驱动信号，采用相同的驱动信号经隔离后驱动各个模块，各个模块采用相同占空比控制。
具体实施方式
如图2所示输出端基准电压uMf连接到电压环调节器的同相输入端，输出端的采样电压11。接在电压环调节器的反相输入端，电压环调节器的输出与输出滤波电感电流采样i。分别接入电流内环调节器的同相输入端和反相输入端。电流内环调节器的输出与经同步信号调节后的三角波载波交截产生PWM波，该PWM波控制直流变换器的各个模块，各个模块使用的相同的占空比调节。
权利要求
1. 一种输入串联输出并联多模块直流变换器均压技术，模块电路主拓扑采用带隔离变压器Buck类变换器，控制策略采用电压外环电流内环的双环控制，电压采用输出电压， 电流采样为各模块输出电流的总电流采样，各模块的功率管驱动信号采用相同的占空比控制。
全文摘要
随着电力电子技术的迅速发展，电力电子系统集成技术也成为了一个发展趋势，在输入电压高而输出电流大的应用场合中，输入串联输出并联多模块直流变换器得到了广泛的应用。输入串联输出并联多模块直流变换器系统的关键问题是保证系统中各模块的输入端均压。为了实现这个目的，传统上使用三环(电压环、电流环、均压环)控制，还需各模块输入电压检测信号，电路复杂，控制难度高。本发明提出一种输入端模块间均压技术从而实现输入端多模块的均压目的。其控制特征如下采用电压电流双环控制方法，电压采样为输出电压采样，电流采样为各模块输出电流的总电流采样，各模块使用相同占空比大小控制。从而实现输入端均压，电路控制简单，还具备一定的冗余性。
文档编号H02M3/156GK102208869SQ201110137679
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者周峰, 朱琦, 王慧贞, 肖岚, 龚春英 申请人:南京航空航天大学