模块化组合直流变换器输入均压控制方法_2

文档序号:9276350阅读:来源:国知局
br>[0033]本发明的有益效果在于,本发明与现有技术相比,系统中主模块仅需采样本模块输出电压(或电流)构成电压环(或电流环)控制器,从模块仅需采样本模块输入电压构成均压环控制器,即可实现输入均压。本发明无需总的集中控制器,各模块也无需控制信号的传递,实现了完全独立的控制。本发明不会影响ISOP系统的输出特性;能够满足模块化设计需要,各模块的控制能够单独设计控制器参数,控制器设计简单。
【附图说明】
[0034]图1为输入串联输出并联(Input Series Out Parallel-1SOP)组合变换器系统(简称ISOP系统)的原理不意图;
[0035]图2为【具体实施方式】一中所述模块化组合直流变换器输入均压控制方法的控制原理示意图;
[0036]图3为【具体实施方式】二所述中模块化组合直流变换器输入均压控制方法的控制原理示意图。
【具体实施方式】
[0037]【具体实施方式】一:结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式所述的模块化组合直流变换器输入均压控制方法,对于如图1所示的输入串联输出并联直流变换器系统,Ui,ii分别总输入电压和总输入电流,i。、U。分别为系统输出电压和输出电流,u n?u iN、in?iffl、hi?i #分别为各模块输入电压、输入电流和输出电流,i。1?i λ分别为各模块输入分压电容电流。
[0038]本实施方式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,对于恒压输出的ISOP系统,所述系统中的N个模块,设置第I模块为主模块,剩余模块为从模块,如图2所示,每个模块中都相应包括一个单独控制器;主模块即第I模块采用电压控制器,即以输出电压为反馈,通过控制作用保证输出电压稳定,具体实现方式为:
[0039]对输出电压U。进行采样,与设置的电压采样系数kjg乘后得到输出电压反馈信号Utrcl,将IW信号与设置的输出电压给定信号u…之差送入电压环控制器G V()1,得到控制器输出的误差信号ueal,用于产生脉宽调制信号(Pulse Width Modulat1n-PWM);利用Ueal信号与基准三角形载波Uel比较,产生作为驱动的PWM信号,送入模块I主电路的开关器件中,最终维持输出电压稳定。
[0040]各从模块采用均压控制器,即以各自输入电压作为反馈,以总输入电压的1/N为给定,保证各模块均分总输入电压,具体实现方式为:
[0041 ] 对各自输入电压Uin(η = 2,3…N,下同)进行采样,与设置的电压采样系数匕相乘后得到输入电压反馈信号,将u_信号与输入电压给定信号u iMf= u i *ks/N之差送入均压环控制器Gvin,得到控制器输出的误差信号u_,利用1!_信号与基准三角形载波u。?比较,产生作为驱动的PWM信号或是带有相移的PWM信号(用于移相全桥等拓扑中),分别送入各从模块主电路的开关器件中,最终维持输入电压为总输入电压的1/N。
[0042]通过数字或模拟电路,产生基准三角形载波Uel、Ue2、-ucN;
[0043]本实施方式的系统上电后,各控制器开始工作,各控制器输出的PWM信号的占空比,在电压控制器作用下,输出电压U。保持稳定,在各从模块的均压控制器作用下,各从模块的输入电压保持为总输入电压七的1/N,即实现了输入均压。本质上,各模块是通过调整自己的输出功率,使其与第I模块输出功率相同,从而维持均压,因此各个模块都承担输出总功率的I/N。
[0044]下面说明本实施方式所提出的均压控制方法应用于恒压输出ISOP系统的有效性。为简化分析,以变压器变比为1:1的Buck族隔离型拓扑电路为例,对于Buck族拓扑,有U。= DUi= DI。。假设ISOP系统各模块主电路和控制电路参数完全相同,变换效率也相同,则对恒压输出的ISOP系统中的各个模块有U0= D nuin, iin= D nim,DnS各模块PWM信号的占空比。在系统处于输入电压均分状态时,有Uil= u i2=…=U ?和i n= i i2=…=iiN,因此有D1= D2 =…=D#P i 0l= i。2 =…=i oN,即各模块输出电流相同,输出功率也相同。
[0045]因为各模块输出电压相同,各模块的输出电流将决定其输出功率,进而影响各模块输入电压。各从模块没有对其各自的输出电流进行控制,而是以受输出电流影响的输入电压作为控制对象,当从模块输入电压偏离要求的Ui/N,会调整模块的占空比,实际上也就调整了模块的输出电流和输出功率,当各模块输出功率趋于一致时,各模块的输入电压也将趋于一致。
[0046]这里以两种情况为例作具体分析。(I)在ISOP系统处于输入均压输出均流的稳定状态时,如因某种原因引起模块输入电压出现偏差,例如有两个模块出现偏差,ui2>Ui/N,Ui3〈Ui/N,则在均压控制环的作用下,第2模块会增加自己的占空比D2,相当于增加了从输入电源和电容C2处抽取电流的时间,输入电流增大、输出功率增加,电容C 2需要提供更大电流,因而会降低其电压ui2。同理,第3模块会减小自己的占空比D3,使得Ui3升高,最终u i2、ui2重新恢复到u i/N。(2)如果提高iw使输出电压U。升高,主模块会马上增加占空比D1,则主模块从输入电源和电容C1处抽取电流的时间增加,u ^会下降,引起各从模块电压输入电压上升,即uiN>Ui/N,各从模块在各自均压控制环作用下,增加各自的占空比,各从模块的输出功率提高,最终与主模块输出功率相同,输入电压也相等。
[0047]【具体实施方式】二:结合图1和图3说明本实施方式,本实施方式所述的一种模块化组合直流变换器输入均压控制方法,本实施方式适用于控制输入串联输出并联(InputSeries Out Parallel-1SOP)组合变换器系统恒流输出,对于恒流输出的ISOP系统,所述系统中的N个模块,设置第I模块为主模块,剩余模块为从模块,如图3所示,每个模块都相应包括一个控制器;主模块即第I模块采用电流控制器,以第I模块的输出电流U作为反馈,以总输出电流的1/N作为给定,通过控制作用保证第I模块的输出电流为总电流的1/N,具体实现方式为:
[0048]对第I模块输出电流^进行采样,与设置的电流采样系数1^相乘后得到输出电流反馈信号U1,将U1信号与设置的输出电流给定信号i Mfl= iMf/N之差送入电流环控制器Gitjl,得到控制器输出的误差信号uMl,用于产生脉宽调制信号(Pulse WidthModulat1n-PWM);利用Ueal信号与基准三角形载波u el比较,产生作为驱动的PWM信号,送入第I模块的开关器件中,最终维持输出电流为总输出电流的1/N。
[0049]对于恒流输出ISOP系统,各从模块的控制方法与【具体实施方式】一中在恒压输出ISOP系统中的控制方法相同。
[0050]通过数字或模拟电路,产生基准三角形载波Uel、Ue2、-ucN;
[0051]本实施方式的系统上电后,各控制器开始工作,各控制器输出的PWM信号的占空比,在电压控制器作用下,输出电流^保持稳定,在各从模块的均压控制器作用下,各从模块的输入电压保持为总输入电压七的1/N,即实现了输入均压。本质上,各模块是通过调整自己的输出功率,使其与第I模块输出功率相同,从而维持均压,因此各个模块都承担输出总功率的I/N。
[0052]下面说明本实施方式所提出的均压控制方法应用于恒流输出ISOP系统的有效性。为简化分析,以变压器变比为1:1的Buck族隔离型拓扑电路为例,对于Buck族拓扑,有U。= DUi= DI。。假设ISOP系统各模块主电路和控制电路参数完全相同,变换效率也相同,则对恒流输出ISOP系统中的各个模块有i。= i Jitj2+…+if u。=
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