本发明涉及电力电子领域,尤其涉及一种捕获导通时间的并联供电输出功率均衡控制系统。
背景技术:
通信设备需要并联开关电源供电系统为其设备提供电力供应,这是基于并联供电系统为多电源模块并联输出结构,具备兼容性强、可n+m冗余备份、可靠性强、性价比高、设计难度较低、易于管理等一系列优势,成为解决通信电源设计的首选方案之一。现有通信设备的供电电源采用的是多个同型号电源模块并联供电,这将导致系统某些电源模块损坏之后,不能使用具有相同输出电压的其他型号的电源模块进行替换。为保证系统稳定运行,往往需要储备大量的电源模块备用,显然提高了成本,不利于并联供电系统的柔性控制。当采用具有相同输出电压不同功率容量的电源模块并联供电时,如何均衡控制每个电源模块输出功率大小一个挑战。
不同功率大小的电源模块的并联运行,除了要保证每个模块的输出电压相同之外,还应确保每个电源模块输出功率相对均衡分配。由于电源模块的额定功率大小不同,因而额定功率大的电源模块输出的功率相应较大,而额定功率小的电源模块输出功率则相应较小。那么就自然而然地引出了一个并联供电系统需要解决的问题——输出功率如何定量分配问题。
在电力系统供电领域,为解决上述问题,提出了标幺值定义,即用实际值除以基准值,得到一个无纲量的相对值,该相对值大于0而小于1。借用电力系统中标幺值定义,在并联供电系统中,我们可以对电源模块输出功率标幺值进行均衡控制。其物理意义是:每个电源模块以自身额定输出功率为基准,那么具有相同的输出功率标幺值的电源模块则意味着电源模块具有相同的输出功率能力,从而确保每个电源模块的相对负荷处于相同状态,提高电源模块的运行性能和寿命。
技术实现要素:
本发明的目的在于克服上述不足之处,提供了一种电路结构简单、实用性好、抗干扰能力强的并联供电系统输出功率均衡控制系统,可实现并联供电系统的电源模块输出功率标幺值的均衡控制。
本发明提供一种捕获导通时间的并联供电输出功率均衡控制系统,其包括基于pwm信号
(1)捕获
(2)通过电压检测单元采样输出电压vk(t),得到偏差量ek(t)=vset+up(t)-vk(t),执行电压控制算法,得到控制量uk(t);
(3)基于同步信号syn,将输出功率pk(t)调制为周期为t,占空比为
(4)输出控制量uk(t)到pwm驱动电路实现输出电压控制和输出功率均衡控制。
所述
pwmmax获取电路,获取占空比为
所述
在所述pwm驱动电路与输出端之间设有功率变换器主电路。
所述同步触发单元可内置或可外接。
所述
所述同步同步触发单元与用于输出/接收同步信号syn的接线端子j2连接。
本发明具有以下优势:
本发明无需通信总线即可实现并联供电系统电源模块输出功率均衡控制,具有结构简单,实用性好。
本发明将输出功率标幺值的差值
本发明提出的输出功率均衡控制方案动态响应速度快;当电源模块进行热插拔时,只需一个同步信号syn的周期即可获得均功率控制偏差量
本发明提出的均功率控制系统能在电源模块出现故障时,系统能实现快速动态响应;而采用通信总线方式实现均功率控制方案在电源模块出现故障时,系统需通过复杂的通信算法确定故障模块,确保系统正常工作。
本发明对开关电源模块控制芯片要求很低,可以使用单片机等低成本控制芯片作为开关电源主控芯片,降低了系统成本。
本发明提供的输出功率均衡控制系统具有结构简单、成本低、可靠性高,实用性强等特点,为电力电子设备并联控制提供了一种新的方案。
附图说明
图1为并联供电系统输出功率均衡控制系统功能结构图。
图2为电源模块控制算法框图。
图3为
图4为输出功率pk(t)的pwm调制原理图。
图5为pwmmax信号获取电路。
图6为
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明:
图1为并联供电系统输出功率均衡控制系统功能结构图,该功能结构图总体上说明了并联供电系统电源模块内部组成部分、电源模块间连接方式和用电设备,下面以序号为k(1≤k≤n)的电源模块进行介绍。
本发明提供一种捕获导通时间的并联供电输出功率均衡控制系统,其包括基于pwm信号
(1)捕获
(2)通过电压检测单元采样输出电压vk(t),得到偏差量ek(t)=vset+up(t)-vk(t),执行电压控制算法,得到控制量uk(t);
(3)基于同步信号syn,将输出功率pk(t)调制为周期为t,占空比为
(4)输出控制量uk(t)到pwm驱动电路实现输出电压控制和输出功率均衡控制。
所述
pwmmax获取电路,获取占空比为
所述
在所述pwm驱动电路与输出端之间设有功率变换器主电路。
所述同步触发单元可内置或可外接。
所述
所述同步同步触发单元与用于输出/接收同步信号syn的接线端子j2连接。
同步触发单元用于接收/输出同步时钟信号syn。syn实现
图2为电源控制模块控制算法框图,包含电压控制算法、计算模型、输出功率均衡控制算法,其执行流程为:(1)捕获
图3为
图4为输出功率pk(t)的pwm调制原理图,其将pk(t)信号调制为周期为t,占空比为
pk(t)=vk(t)×ik(t)(1)
其中:vk(t)为模块输出电压;ik(t)为模块输出电流;pk(t)、
图5为pwmmax信号获取电路,因
其中:
其中:
图6为
所以有:
联立方程(2)、(3)、(5)、(8)可得:
其中:
由公式(10)可知,
实施例不应视为对本发明的限制,任何基于本发明的精神所作的改进,都应在本发明的保护范围之内。