一种多路输出的电源系统及其构建和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源系统，更具体地说，涉及一种多路输出的电源系统及其构建和控制方法。
【背景技术】
[0002]电源系统是一种常见的系统，将输入电压进行变换并输出到用电的负载。负载包括各种用电设备，电池也是一种负载，很多情况下需要对电池充电。多路输出的电源系统有多个输出分路，常用于同时对输出分路供电的情况。在有些场合，需要对各分路的电压、电流、功率、开关机等参数独立地控制，一种典型的情况是一个电源系统对多个独立的电池组进行充电，比如一个电源系统同时对多辆电动汽车充电。
[0003]图1是一种现有技术，在需要两路独立输出时，使用了两组独立的电源，使两路输出可以完全独立地控制电压、电流、功率、开关机等各种参数。图1中，电源模块单元(PMU)实现把输入电压SVin变换成所需的输出，其中#1、#2电源模块单元(PMU)和#1系统控制单元(SOT)对应第一路输出，#3、#4电源模块单元(PMU)和#2系统控制单元(SOT)对应第二路。这种方案设计容易，组建方便，但有显著的缺点:多路输出对应的电源模块单元(PMU)是独立的，两组电源的电源模块单元(PMU)不能共享，这样系统设计时必须按两路输出的最大容量设计，所用的电源模块单元数量多，因此成本高，体积大。同时，当一组电源的电源模块单元(PMU)出现故障时，该组电源的输出能力下降，由于两组电源之间不能共享，无法根据优先级调配，总体可靠性低。而两组电源使用了独立的控制，控制的集成度低，操作不便。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明旨在提出成本低、可靠性、操作方便的多路输出的电源系统方案。
[0005]本发明的技术方案1为，一种多路输出电源系统的构建与控制方法，所述的多路输出电源系统的输入源为单相交流电或三相交流电或直流电，输出为交流电或直流电:
[0006]所述的多路输出电源系统包括系统控制单元(SCU)、K个电源模块单元基础组(PMUZ)、K个切换模块单元(QMU)、通信总线(SComBus)、切换控制总线(QCBus)、N组输出分路(PBS)，其中K大于等于2，N大于等于2，N组输出分路(PBS)分别为PB1、PB2、…、PBN;
[0007]所述的每个电源模块单元基础组(PMUZ)包括1个或多个电源模块单元(PMU)，各电源模块单元基础组(PMUZ)包括的电源模块单元(PMU)的数量可以相同或不同；
[0008]所述的多路输出电源系统还包括若干个通信识别单元(ComIDU)，通信识别单元(ComIDU)的数量与电源模块单元(PMU)的数量相同，且每一个每个通信识别单元(ComIDU)与电源模块单元(PMU) —一对应；所述的K个切换模块单元(QMU)与K个电源模块单元基础组(PMUZ)——对应，每一个切换模块单元(QMU)对应一个电源模块单元(PMU)的基础组；
[0009]所述的电源模块单元(PMU)包括输入接口(PMVinPort)、输出接口(PMVoPort)、控制接口 (PMCtrPort)，其中控制接口 (PMCtrPort)包括通信接口 (PMComPort)和识别接口(PMIDPort);所述的切换模块单元(QMU)包括输入接口(QMVinPort)、控制接口(QMctrPort)、N 个输出接口 (QMVoS)，N 个输出接口 (QMVoS)分别为 QMVo 1、QMVo2、...、QMVoN ;所述的通信识别单元(ComIDU)包括识别接口(ComlDPort);所述的系统控制单元(SCU)包括对下通信接口(SCComPort)、切换控制接口(SCQMCPort)；
[0010]所述的电源模块单元(PMU)的输入接口(PMVinPort)连接到系统的输入SVin，同一电源模块单元基础组(PMUZ)包括的电源模块单元(PMU)的输出接口(PMVoPort)都连接到对应的切换模块单元(QMU)的输入接口(QMVinPort);所述的电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)通过通信总线(SComBus)连接到系统控制单元(SCU)的对下通信接口(SCComPort);所述的切换模块单元(QMU)的N个输出接口(QMVoS)分别——对应地连接到系统的N组输出分路(PBS)，即输出接口 1 (QMVol)连接到第1输出分路(PB1)，输出接口 2(QMVo2)连接到第2输出分路(PB2)，以此类推，输出接口N (QMVoN)连接到第N输出分路(PBN)，所述的切换模块单元(QMU)的控制接口(QMctrPort)通过切换控制总线(QCBus)连接到系统控制单元(SOT)的切换控制接口(SCQMCPort)；
[0011]所述的通信识别单元(ComIDU)的识别接口(ComlDPort)分别——对应地连接到对应的电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的识别接口(PMIDPort);所述的通信识别单元(ComIDU)通过硬件设定识别标记,通过识别接口(ComlDPort)传送到对应的电源模块单元(PMU)，设定识别标记的方法为:(A)所有通信识别单元(ComIDU)的识别标记各不相同；(B)识别标记为所述的电源系统正常工作前预先设定；所述的电源模块单元(PMU)将对应的通信识别单元(ComIDU)的识别标记转换为识别号ID，使对应的电源模块单元(PMU)的通信接口(PMComPort)收发信息时具有唯一的标识号；并且所有标识号ID都设置在系统控制单元(S⑶)中；
[0012]所述的电源模块单元(PMU)根据系统控制单元(SCU)发送给该识别号ID的控制信息将输入电压SVin变换为需要的电压、电流或功率，并从输出接口(PMVoPort)输出；
[0013]所述的通信识别单元(ComIDU)通过硬件设定识别信息，通过识别接口(ComlDPort)传送到对应的电源模块单元(PMU)，使对应的电源模块单元(PMU)的通信接口(PMComPort)收发信息时具有唯一的标识号；设定识别标记的方法为:(A)所有通信识别单元(ComIDU)的识别标记各不相同；(B)识别标记为所述的电源系统正常工作前预先设定；
[0014]所述的电源切换模块单元(QMU)包括可控切换开关及相应的控制部件；所述的可控切换开关连接于所述的输入接口(QMVinPort)和所述的输出接口(QMVos)之间，所述的控制部件从控制接口(QMctrPort)接收控制信号，控制所述的可控切换开关把从输入接口(QMVinPort)输入的信号切换到所需要的输出接口(QMVoS)；
[0015]所述的系统控制单元(SCU)的根据所述的N组输出分路(PBS)所需要的电压、电流或功率，将K个电源模块单元基础组(PMUZ)整组分配到相应的输出分路(PBS)，并控制与K个基础组(PMUZ)对应连接的切换模块单元(QMU)切换到该输出分路，具体控制方法为:
[0016](1)所述的系统控制单元(SCU)在所述的电源系统正常工作前设置K个电源模块单元基础组(PMUZ)所包括的电源模块单元(PMU)的识别号ID，标识K个切换模块单元(QMU)和K个电源模块单元基础组(PMUZ)，并预先设置切换模块单元(QMU)的标识与电源模块单元(PMU)的基础组(PMUZ)标识之间的对应关系；
[0017](2)计算所述的N组输出分路(PBS)所需要的电流或功率，根据计算结果以及可用电源模块单元(PMU)的输出电流或输出功率，把Κ个电源模块单元基础组(PMUZ)分成Ν个匹配组(PT)，Nf匹配组(PT)与N个输出分路(PBS) —一对应；与K个电源模块单元基础组(PMUZ)相对应的切换模块单元(QMU)也与N个输出分路(PBS)相对应；电源模块单元(PMU)的识别号ID所属的电源模块单元基础组(PMUZ)所对应的输出分路(PBS)即为该电源模块单元(PMU)对应的输出分路(PBS)，从而得到各输出分路(PBS)所对应的所有电源模块单元(PMU)的识别号ID ;分匹配组(PT)的方法为:每个电源模块单元基础组(PMUZ)最多分到一个匹配组(PT)中，可以不分在任何匹配组(PT)中，每个匹配组(PT)中电源模块单元基础组(PMUZ)的数量为0到N个；
[0018](3)对每一个输出分路(PBS)，根据输出分路(PBS)的要求，基于相应的匹配组(PT)的所有电源模块单元(PMU)的识别号ID，把电压、电流或功率的控制要求发送到相应的匹配组(PT)对应的所有电源模块单元(PMU)；
[0019](4)根据切换模块单元(QMU)与输出分路(PS)的对应关系，通过切换控制总线(QCBus)向切换模块单元(QMU)发出控制信号，把与该输出分路(PBS)对应的切换模块单元(QMU)都切换到对应的输出分路(PBS)；
[0020](5)当所述的输出分路(PBS)的要求改变时，从步骤(2)重新开始同样的控制方法。其中⑶和⑷的顺序可根据控制要求调换。
[0021]技术方案2是在技术方案1基础上的多路输出电源系统的控制方法，所述的多路输出电源系统的输入源为交流电，输出为直流电；
[0022]所述的电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)为RS485通信接口，所述的电源模块单元(PMU)的识别号ID为RS485通信地址。
[0023]技术方案3在技术方案2的基础上，至少有一个所述的电源模块单元基础组(PMUZ)包括的电源模块单元(PMU)的数量大于1。
[0024]技术方案4在技术方案3的基础上，所述的N组输出分路(PBS)为多于一组相互独立的电池充电。
[0025]技术方案5是一种多路输出的电源系统，所述的多路输出电源系统的输入源为单相交流电或三相交流电或直流电，输出为交流电或直流电，其特征是:
[0026]所述的多路输出电源系统包括系统控制单元(SCU)、K个电源模块单元基础组(PMUZ)、K个切换模块单元(QMU)、通信总线(SComBus)、切换控制总线(QCBus)、N组输出分路(PBS)，其中K大于等于2，N大于等于2，N组输出分路(PBS)分别为PB1、PB2、…、PBN ;
[0027]所述的每个电源模块单元基础组(PMUZ)包括1个或多个电源模块单元(PMU)，各电源模块单元基础组(PMUZ)包括的电源模块单元(PMU)的数量可以相同或不同；
[0028]所述的多路输出电源系统还包括若干个通信识别单元(ComIDU)，通信识别单元(ComIDU)的数量与电源模块单元(PMU)的数量相同，且每一个每个通信识别单元(ComIDU)与电源模块单元(PMU) —一对应；所述的K个切换模块单元(QMU)与K个电源模块单元基础组(PMUZ)——对应，每一个切换模块单元(QMU)对应一个电源模块单元(PMU)的基础组；
[0029]所述的电源模块单元(PMU)包括输入接口(PMVinPort)、输出接口(PMVoPort)、控制接口(PMCtrPort)，其中控制接口(PMCtrPort)包括通信接口(PMComPort)和识别接口(PMIDPort);所述的切换模块单元(QMU)包括输入接口(QMVinPort)、控制接口(QMctrPort)、N 个输出接口 (QMVoS)，N 个输出接口 (QMVoS)分别为 QMVo 1、QMVo2、...、QMVoN;所述的通信识别单元(ComIDU)包括识别接口(ComlDPort);所述的系统控制单元(SCU)包括对下通信接口(SCComPort)、切换控制接口(SCQMCPort)；
[0030]所述的电源模块单元(PMU)的输入接口(PMVinPort)连接到系统的输入SVin，同一电源模块单元基础组(PMUZ)包括的电源模块单元(PMU)的输出接口(PMVoPort)都连接到对应的切换模块单元(QMU)的输入接口(QMVinPort);所述的电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)通过通信总线(SComBus)连接到系统控制单