模块化组合直流变换器输入均压控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高频开关变换器方向技术领域。
【背景技术】
[0002]电能是当今时代最重要的能源形式，经过变换的合适的电能供给是社会生产、生活得以顺利进行的前提条件。在研宄电能变换的电力电子技术领域中，开关变换器以其高效率的优点而得到关注，一直是研宄的重点，开关变换器已渗透到生产生活的各个领域，应用十分广泛。随着技术的进步，开关变换器正朝着高频化、模块化、智能化、数字化的方向发展。
[0003]在中高输入电压(大于IkV)场合，直流变换器面临的主要问题是开关器件的电压应力较高，必须选择耐压较高的开关器件，但是可选择的耐压高的开关器件较少，而且高压器件的性能一般比常用低压(600V?1200V)器件差。因此，在中高输入电压场合，更多采用的是直流变换器输入串联的形式，即采用相同的模块化的直流变换器，利用其相同的特性，使其均分总输入电压，从而降低每个模块中开关器件的电压应力，这样就可以选择低压开关器件，使变换器性能得以提高，也顺应了开关变换器模块化的发展趋势。直流变换器模块的输入串联，其输出一般采用并联形式，具有恒压输出特性，各模块均分总电流(即总输出功率)，这就是所谓的输入串联输出并联(Input Series Out Parallel-1SOP)组合变换器系统。
[0004]实际中，由于器件参数的分散性，各变换器模块不可能具有完全相同的特性，因此各模块难以保证均分总输入电压，模块电压过高或过低都会对各模块以及整个系统造成不利影响，严重时会因电压高于开关器件耐压水平而导致损坏。因此在ISOP系统中，必须加入均压控制环节，以保证各模块均分总输入电压。
[0005]ISOP系统均压方法主要有两种，第一种是对变换器模块的拓扑进行改进，第二种是在变换器的控制器中加入均压控制环，相比较而言第二种方法有较高的均压精度和较好的动态均压效果，因而使用更为广泛。第二种方法的主要特点是ISOP系统中有一个总的控制器，首先由电压控制环根据电压给定信号和输出电压采样信号的差值，给出一个误差信号，同时送入各模块来控制PWM信号的占空比，使输出电压保持稳定，同时均压控制环根据各模块输入电压情况，给出修正信号，分别修正各模块从电压控制环得到的误差信号，这样利用各模块PWM信号的占空比的差异来控制调整各模块的输出功率，从而达到均分输入电压的效果。可见，虽然各变换器模块是独立的，但是还需要一个总的控制器，因此从严格意义上看，还不能说是完全的模块化。
[0006]为适应变换器模块化的要求，有研宄人员提出将电压控制和均压控制都分散到各个模块当中的控制方法。其主要特点是每个模块都有各自的电压控制器，使用相同的电压给定信号和输出电压采样信号，用来控制输出电压稳定，同时根据各模块输入电压情况，修正各模块的电压给定信号，利用各模块电压给定信号的差异来控制调整各模块的输出功率，从而使输入电压均分。该方法实现了模块化，但由于采用了修正电压给定信号的方式，输出电压不能保持恒定值，其均压效果和输出电压稳定存在相互制约关系，必须折衷考虑。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了解决现有的模块化直流变换器的输出特性不稳定的问题，本发明提供一种模块化组合直流变换器输入均压控制方法。
[0008]本发明的模块化组合直流变换器输入均压控制方法，所述方法适用于控制输入串联输出并联(Input Series Out Parallel-1SOP)组合变换器系统恒压输出或恒流输出，所述系统中的N个模块，N为大于I的正整数，设置第I模块为主模块，剩余模块为从模块；通过对主模块输出电压或输出电流进行反馈控制来控制系统总输出电压或总输出电流，实现系统恒压输出或恒流输出，通过对各从模块输入电压进行控制来保证系统输入电压均分。
[0009]控制输入串联输出并联(Input Series Out Parallel-1SOP)组合变换器系统恒压输出的方法包括:
[0010]步骤一、设置第I模块的输出电压给定信号uMf;
[0011]步骤二、对第I模块的输出电压U。进行采样，设置电压采样系数km，将电压采样系数km与输出电压u。相乘后得到输出电压反馈信号u。。1;所述u。为总输出电压信号；
[0012]步骤三、将第I模块的输出电压给定信号Uref与输出电压反馈信号u ^之差送入电压环控制器Gvtjl，得到电压环控制器输出的误差信号ueal，用于产生脉宽调制信号；
[0013]步骤四、获得基准三角形载波Ucl、Uc2、…ucN;
[0014]步骤五、将误差信号Ueal与基准三角波信号u el送入比较器，产生用于驱动第I模块中开关管的信号，使输出电压U。保持稳定；
[0015]步骤六、对总输入电压信号Ui进行采样，设置电压采样系数为k S/N，将电压采样系数ks/N与总输入电压信号Ui相乘后得到信号作为所有从模块的输入电压给定信号u iref；
[0016]步骤七、对第2模块的输入电压Ui2进行采样，设置电压采样系数k s，将电压采样系数ks与输入电压u 12相乘后得到输入电压反馈信号u。。2;
[0017]步骤八、将第2模块的输入电压给定信号Uiref与输入电压反馈信号u。。2之差送入均压环控制器Gvi2，得到均压环控制器输出的误差信号Uea2;
[0018]步骤九、将第2模块的误差信号Um2与基准三角波信号u。2送入比较器，产生用于驱动第2模块中开关管的信号，使第2模块的输入电压Ui2保持为总输入电压u ^勺1/N ;
[0019]步骤十、其他从模块重复步骤七至步骤九，完成输入均压，恒压输出的控制。
[0020]控制输入串联输出并联(Input Series Out Parallel-1SOP)组合变换器系统恒流输出的方法包括:
[0021]步骤一、设置第I模块的输出电流给定信号iMfl，Irefl= i ref/N, iMf为总输出电流给定信号；
[0022]步骤二、对第I模块的输出电流U进行采样，设置电流采样系数km，将电流采样系数<与输出电流i。^目乘后得到输出电流反馈信号i。。1;
[0023]步骤三、将第I模块的输出电流给定信号iMfl与输出电流反馈信号i d之差送入电流环控制器Gitjl，得到电流环控制器输出的误差信号ueal，用于产生脉宽调制信号；
[0024]步骤四、获得基准三角形载波Uel、Ue2、…ucN;
[0025]步骤五、将误差信号Ueal与基准三角波信号u el送入比较器，产生用于驱动第I模块中开关管的信号，使输出电流^保持稳定；
[0026]步骤六、对总输入电压信号Ui进行采样，设置电压采样系数为k S/N，将电压采样系数ks/N与总输入电压信号Ui相乘后得到信号作为所有从模块的输入电压给定信号u iref；
[0027]步骤七、对第2模块的输入电压Ui2进行采样，设置电压采样系数k s，将电压采样系数ks与输入电压u 12相乘后得到输入电压反馈信号u。。2;
[0028]步骤八、将第2模块的输入电压给定信号Uiref与输入电压反馈信号u。。2之差送入均压环控制器Gvi2，得到均压环控制器输出的误差信号Uea2;
[0029]步骤九、将第2模块的误差信号Uea2与基准三角波信号u。2送入比较器，产生用于驱动第2模块中开关管的信号，使第2模块的输入电压Ui2保持为总输入电压u ^勺1/N ;
[0030]步骤十、其他从模块重复步骤七至步骤九，完成输入均压，输出恒流的控制。
[0031]所述步骤五和步骤九中，产生用于驱动模块中开关管的信号为PWM信号或是带有相移的PWM信号。
[0032]所述模块拓扑为各类隔离型变换器。<